Đồ án lưới điện phạm mạnh hà

Lưới điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn điện tới các thiết bị dùng điện. Thiết kế và xây dựng lưới điện là một việc hết sức quan trong của nghành điện, có ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện. Giải quyết đúng đắn về kinh tế kỹ thuật, xây dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với lưới điện. Đồ án môn học sẽ tính toán thiết kế mạng điện cho một khu vực đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện với chi phí nhỏ nhất khi thực hiện các hạn chế kỹ thuật về độ tin cậy cung cấp điện và chất lương điện năng. Nội dung đồ án gồm các chương sau: Chương 1 Phân tích nguồn và phụ tải Chương 2 Đề xuất phương án nối dây Chương 3 Lựa chọn điện áp truyền tải và tính toán chỉ tiêu kỹ thuật Chương 4 Tính toán chỉ tiêu kinh tế và lựa chọn phương án tối ưu Chương 5 Lựa chọn MBA và sơ đồ trạm Chương 6 Tính chính xác cân bằng công suất Chương 7 Tính toán và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp Chương 8 Tính toán kinh tếkỹ thuật của mạng điện Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo va giúp đỡ của các thầy, cô giáo để em có thể tự hoàn thiện kiến thức của mình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là ThS. Nguyễn Đức Thuận đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2016 Phạm Mạnh Hà Mục lục Chương 1 5 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG XUẤT 5 1.1 Phân tích đặc điểm Nguồn 5 1.2 Phụ tải điện 5 1.3 cân bằng công suất 7 1.3.1 cân bằng công suất tác dụng 7 1.3.2 cân bằng công suất phản kháng 7 Chương 2 9 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 9 2.1 Đề xuất các phương án nối dây 9 2.2 Tính phân bố công suất của các phương án 12 2.2.1 Phương án 1 12 2.2.2 Phương án 2 12 2.2.3 Phương án 3 13 Chương 3 14 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 14 3.1 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn và tính tổn thất cho các phương án 14 3.1.1. Phương án 1 17 3.1.2. Phương án 2 20 3.1.3 Phương án 3 22 Chương 4 25 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 25 4.1 Phương pháp tính toán chỉ tiêu kinh tế 25_Toc451247064 4.2 Tính kinh tế cho các phương án 27 4.2.1 Phương án 1 27 4.2.2 Phương án 2 28 4.2.3 Phương án 3 30 4.3 Tổng kết quả theo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 32 Chương 5 33 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM 33 5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp 33 5.2 Sơ đồ nối dây cho các trạm 35_Toc451247077 Chương 6 38 TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 38 6.1 Chế độ cực đại 38 6.1.1 Đường dây N1 38 6.1.2 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 42 6.2 Chế độ cực tiểu 42 6.2.1 Tính toán cho phương án 43 6.2.2 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 45 6.3 Chế độ sự cố 45 Chương 7 49 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 49 7.1 Tính điện áp tại các nút trong mạng điện 49 7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại ( Ucs = 121 kV ) 49 7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu ( Ucs = 115 kV ) 50 7.1.3 Chế độ phụ tải sau sự cố ( Ucs = 121 kV ) 51 7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm 51 7.2.1 Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 55 7.2.2 Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có bộ điều chỉnh dưới tải 59 Chương 8 63 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ CỦA MẠNG ĐIỆN 63 8.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 63 8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện 64 8.3 Tổn thất điện năng trong lưới điện 64 8.4 Các loại chi phí và giá thành 64 8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 64 8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 65 8.4.3 Gíá thành truyền tải điện năng 65 8.4.4 Gíá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 65

LỜI NÓI ĐẦU

Lưới điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn điện tới các thiết bị dùng điện Thiết kế và xây dựng lưới điện là một việc hết sức quan trong của nghành điện, có ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện Giải quyết đúng đắn về kinh tế - kỹ thuật, xây dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với lưới điện

Đồ án môn học sẽ tính toán thiết kế mạng điện cho một khu vực đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện với chi phí nhỏ nhất khi thực hiện các hạn chế kỹ thuật về

độ tin cậy cung cấp điện và chất lương điện năng Nội dung đồ án gồm các chương sau:

Chương 1 Phân tích nguồn và phụ tải

Chương 2 Đề xuất phương án nối dây

Chương 3 Lựa chọn điện áp truyền tải và tính toán chỉ tiêu kỹ thuật

Chương 4 Tính toán chỉ tiêu kinh tế và lựa chọn phương án tối ưu

Chương 5 Lựa chọn MBA và sơ đồ trạm

Chương 6 Tính chính xác cân bằng công suất

Chương 7 Tính toán và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp

Chương 8 Tính toán kinh tế-kỹ thuật của mạng điện

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo va giúp đỡ của các thầy, cô giáo để

em có thể tự hoàn thiện kiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là ThS Nguyễn Đức Thuận đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2016

Phạm Mạnh Hà

Mục lục

Chương 1

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG XUẤT

Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải là bước đầu quan trọng trong thiết kế mạng điện, đây là bước quyết định thành công hay thất bại của công việc Từ đó đưa ra những phương án tối ưu hợp lý , đáp ứng được nu cầu của phụ tải

Trước khi thiết kế phải nắm được các đặc điểm của nguồn trong phạm vi thiết kế như: số nguồn điện,đặc điểm của nguồn phát Và của tải như: số phụ tải, công suất yêu cầu, sơ đồ bố trí, mức độ đảm bảo cung cấp điện

1.1 Phân tích đặc điểm Nguồn

Trong hệ thống có một nguồn điện được coi là có công suất vô cùng lớn,với hệ số

công suất cos ϕht trên thanh góp cao áp của nhà máy điện là cosϕht = 0,85.

Các phụ tải 1, 2, 4, 6, 7 là các phụ tải loại I, phụ tải 1, 2, 4, 6 tương ứng với chế

độ điều chỉnh điện áp là khác thường, phụ tải loại 3, 5, 7 ứng với chế độ điều chỉnh thường Còn phụ tải 3, 5 là phụ tải loại III, ứng với chế độ điều chỉnh điện áp thường

Các phụ tải loại I là phụ tải quan trọng có yêu cầu cấp điện liên tục, nếu mất điện

sẽ gây ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng:

- Đối với tính mạng con người thì các phụ tải là: các bệnh viện, hầm mỏ,

- Đối với kinh tế thì các phu tải này có thể là: các nhà máy luyện thép, lò cao, -Đối với an ninh trật tự, chính trị các phụ tải có thể là: các đại sứ quán, cơ quan an ninh, trung tâm văn hóa công cộng,

Do yêu cầu cấp điện phải liên tục và ở mức độ cao nên ta phải thiết kế mỗi phụ tải

Các phụ tải loại III thường là những công trình dân dụng, công trình phúc lợi, khu dân cư là những phụ tải không quan trọng khi mất điện không gây thiệt hại lớn nên mỗi phụ tải chỉ cần cung cấp bằng đường dây 1 mạch.

Ta có bảng số liệu phụ tải thiết kế

Bảng 1.2 Công suất phụ tải ở các chế độ

Phụ tải Tanϕ Pmax+jQmax Smax Pmin+jQmin Smin

1.3 cân bằng công suất

1.3.1 cân bằng công suất tác dụng

Trong trường hợp trạm biến áp cấp điện cho các phụ tải khu vực thì công suất trạm

Ptrạm chỉ có cấp công suất cho các phụ tải cộng them tổn thất trong lưới,phần tự dùng của trạm là không đáng kể,còn công suất dự phòng là không xét vì đây chỉ là cấp điện nội bộ khu vực Do vậy :

Ptrạm = m∑Ppt + ∑∆PTrong đó:

- Ptrạm : Công suất tác dụng trạm biến áp

- ∑Ppt : Tổng công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ cực đại

- m : Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( với m = 1 )

- ∑∆P : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp, có thể tính gần đúng bằng 5% của m∑Ppt;

Ta có:

Ptrạm = m∑Ppt +∑∆P = 195 + 9,75 = 204,75 MW

1.3.2 cân bằng công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong trường hợp này như sau:

tram

tram

ϕϕ

−

, cosφtrạm là hệ số công suất trạm biến áp,thường lấy khoảng 0,85 );

-b

Q∑

: Tổng công suất bù sơ bộ

- ∑Qpt : Tổng công suất phản kháng phụ tải

- ∑∆QB : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ,có giá trị khoảng 15% của m∑Qpt ;

Ta có:

tgφtrạm =

85,0

85,0

Chương 2

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó.Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần được chọn sao cho nó có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng theo 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 phụ tải mới

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 phụ tải cần tiến hành dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án

2.1 Đề xuất các phương án nối dây

Việc lựa chọn các phương án đi dây của mạng điện cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

- Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển trong tương lai

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Đi từ phụ tải gần nguồn đến phụ tải xa nguồn

- Các mạch vòng có chiều dài không quá lớn

Một số dạng sơ đồ cung cấp điện cùng đặc điểm cơ bản của chúng

• Sơ đồ hình tia: Là sơ đồ mà phụ tải nhận điện năng trực tiếp từ nguồn cung cấp

- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện khá cao, khi có sự cố ở mộ đường dây nào đó thì các đường dây khác không bị ảnh hưởng.

- Nhược điểm: Vốn đầu tư cho quá trình khảo sát và thi công đường dây là tương đối lớn

- Ứng dụng: Thường sử dụng cho các phụ tải quan trọng yêu cầu độ tin cậy, cung cấp điện cao khi nhà đầu tư có đủ tiềm lực vê kinh tế

• Sơ đồ đường dây liên thông Là sơ đồ mà các phụ tải có thể nhận điện năng từ

một lộ dây khác được nối với nguồn

- Ưu điểm: giảm được chi phí đầu tư cho việc khảo sát và thi công đường dây

- Nhược điểm: độ tin cậy cung cấp điện có thấp hơn so với sơ đồ hình tia Khi gặp

sự cố thì các lộ dây khác cũng bị ảnh hưởng Việc thiết kế các hệ thống điều khiển cũng khá phức tạp hơn so với sơ đồ hình tia

- Ứng dụng: cho phụ tải không yêu cầu cung cấp điện cao như phụ tải loại 3

• Sơ đồ hỗn hợp Là sơ đồ kết hợp sử dụng giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ đường dây

•Sơ đồ mạng kín: Là sơ đồ mà phụ tải được cấp điện năng từ ít nhất 2 nguồn độc lập

trở lên

- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện rất cao và vốn đầu tư cho đường dây nhỏ

- Nhược điểm: Việc khảo sát thiết kế thi công vận hành là rất phức tạp, tổn thất điện

áp khi sự cố là khá lớn

- Ứng dụng: Được thiết kế hầu hết cho các lưới trung áp và cao áp tuy nhiên cần lưu

ý đặc biệt đến vấn đề chất lượng điện năng khi sự cố gần nguồn

• Sơ đồ dẫn sâu: Là sơ đồ mà điện năng được cung cấp trực tiếp từ nguồn về phụ

tải,không qua hệ thống trạm biến áp trung gian

- Ưu điểm: giảm được vốn đầu tư cho trang thiết bị như MBA, giảm được tổn thất

do MBA gây ra

- Nhược điểm quản lý và vận hành lưới khá phức tạp

- Ứng dụng: Cho các phụ tải có công suất lớn và tập trung(nhà máy luyện kim)

Ta có các phương án đi dây cụ thể cho lưới như sau:

1NÐ

Hình 2.1 Sơ đồ đi dây phương án 1

Hình 2.2 Sơ đồ đi dây phương án 2

1NÐ

Hình 2.3 Sơ đồ đi dây phương án 3

2.2 Tính phân bố công suất của các phương án

(MVA)(MVA)(MVA)(

++

7 67 6 6 6 7

7

.( ) (20 10,8).(28, 28 36,06) (27 14,58).36,06

40 36,06 28, 2821,66 11,7( )

Việc lựa chọn điện áp cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan trọng trong thiết kế

hệ thống vì có thể ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của mạng điện Điệp áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải, khoảng cách các phụ tải, từ nguồn tới các phụ tải và cấu trúc mạng lưới Nếu chọn điện

áp định mức nhỏ thì gây tổn thất nguồn điện lớn Do đó điện áp định mức được chọn sao cho hợp lý nhất Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện và có thể xác định dựa theo giá trị công suất truyền tải trên mỗi đường dây

Để lựa chọn điện áp định mức hợp lý, cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Phải đáp ứng yêu cầu mở rộng phụ tải trong tương lai

- Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn tới phụ tải trong điều kiện cho phép

- Khi điện áp càng tăng thì tổn thất công suất càng nhỏ Nhưng điện áp càng tăng thì chi phí xây dựng mạng điện càng lớn và giá thành điện năng

Điện áp định mức của các nhánh đường dây được tính theo công thức nghiệmStill như sau:

- Pi: công suất tác dụng truyền tải trên đường dây thứ i(MW)

- li :chiều dài đường dây thứ i(km)

- Ui :điện áp vận hành trên đường dây thứ i(kV)

- n : số lộ đường dây

b) Chọn tiết diện dây dẫn

Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế

Tiết diện dây dẫn phải được chọn làm sao cho phù hợp với quan hệ tối ưu giữa chi phí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn thất điện năng Trong thực tế người ta thường dùng giải pháp đợn giản để xác định tiết diện đường dây, đó là: Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện, sau đó kiểm tra lại bằng điều kiện phát nóng

Ta dự kiến sử dụng dây nhôm lõi thép trên không (AC trên không), với thời gian

sử dụng công suất cực đại của các phụ tải theo đề bài cho, khoảng cách trung bình hình

=

Trong đó:

- I imax : Là dòng điện chạy trên đường dây i trong chế độ phụ tải cực đại(A)

- j kt : Là mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2), trong thiết kế này ta lấy

j kt =1(A/mm2)

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

định cực đại được xác định theo công thức:

max 3 3

i I

- n: số mạch của đường dây thứ i (đường dây một mạch n=1,hai mạch n=2)

- U đm :Điện áp định mức của mạng điện(kV)

- S imax : Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại ( MVA )

Kiểm tra điều kiện vầng quang và phát nóng:

Sau khi đã tính được tiết diện theo công thức trên, ta chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và tiến hành kiểm tra điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ cũng như điều kiện phát nóng trong các chế độ trước và sau sự cố

Đối với đường dây 110kV, điều kiện không suất hiện vầng quang của dây nhôm lõi

thép là cần phải có tiết diện F ≥ 70mm2

Điều kiện cơ học của dây dẫn được lựa chọn phải đảm bảo những yêu cầu về phát nóng của dây dẫn trong điều kiện trước và sau sự cố Khi có sự cố, trong mạch vòng giả

sử bị sự cố một đoạn nào đó hoặc, một lộ đường dây đối với đường kép thì khi đó dòng điện chạy trên đường dây sẽ là dòng cưỡng bức, lớn hơn dòng điện trong mức bình thường và khi đó dây dẫn sẽ nóng hơn bình thường Do đó khi chọn tiết dây dẫn ta cần tính thêm điều kiện phát nóng cho dây dẫn: Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình

thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có các điều kiện:

max

sc cp

Trong đó:

- Icp : dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;

Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất

Trong mạng điện một cấp điện áp, để đạt yêu cầu kỹ thuật thì khi phụ tải cực đại tổn thất điện áp trong chế độ bình thường và sự cố phải nằm trong khoảng giới hạn cho phép:

%2015

%U

%1510

%U

s c max

bt max

%U

%2015

%U

s c max

bt max

U

+

Trong đó:

- R i ,X i:thông số của đường dây i

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

%U2

Tính toán tương tự với các nhánh ta được bảng sau:

Bảng 3.1 Điện áp định mức và điện áp tính toán của phương án 1

Công suất tác dụng (MW)

Điện áp tính(kV) Uđm

3 1

1

99,128

99,128( )1

N kt N

I

j

Ta chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là AC-95 Giả sử ta lấy khoảng cách trung

bình hình học giữa các dây là 5m Thông số của dây dẫn AC-95 như sau:r0 =

0,33(Ω/km),x0 = 0,429(Ω/km) và dòng tiêu chuẩn điện cho phép của dây dẫn I cp =330A

• Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có F tc = 95mm2

. Nên thỏa mãn điều kiện vầng quang

• Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:

Vì đoạn N-1 là đường dây kép nên dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn dòng điện cho phép của dây dẫn:

I sc = 2.99,128= 198,256(A)

Ta có I sc < I cp = 330A nên tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng

• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

Tổn thất điện áp trên đường dây:

Fkt Loại

dây Icp Isc(A) Δ

Ubt(%)

Δ Usc,cp

5 145.777 4.17 8.34N-5 1 64.03 34.095 178.950 178.950 185 51

Các thông số của các dây được chọn theo bảng sau:

Bảng 3.3 Bảng thông số đường dây

Loại dây AC r0(Ω/km) x0(Ω/km) Icp(A)

Tính toán tương tự phương án 1

Bảng 3.4 Điện áp định mức và điện áp tính toán của phương án 2

Công suất tác dung (MW)

Điện áp tính(kV) Uđm

2

189,51

189,51( )1

N kt N

I

j

Ta chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là AC-185 Giả sử ta lấy khoảng cách trung

bình hình học giữa các dây là 5m Thông số của dây dẫn AC-185 như sau:r0 =

0,17(Ω/km),x0 = 0,409(Ω/km) và dòng tiêu chuẩn điện cho phép của dây dẫn I cp =510A

• Kiểm tra điều kiện vầng quang:

Dây dẫn đã chọn có F tc = 185mm2 ≥

70mm2 Nên thỏa mãn điều kiện vầng quang

• Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:

Vì đoạn N-2 là đường dây kép nên dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn dòng điện cho phép của dây dẫn:

I sc = 2.189,51= 379,02(A)

Ta có I sc < I cp = 510A nên tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng

• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

Tổn thất điện áp trên đường dây:

Tính toán tương tự trường hợp 1 ta có bảng sau:

Bảng 3.6 Điện áp định mức và điện áp tính toán của phương án 3

Nhánh L(km) Số lộ Công suất tác

dung (MW)

Điện áp tính (kV) Udm

Kiểm tra điều kiện sự cố:

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 6-7 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây N-6 Như vậy:

47 25,38

.10 289, 273.110

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Để lựa chọn một phương án bất kỳ để xây dựng ta phải lựa chọn dựa trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án đã đề xuất Ngoài tiêu chuẩn kỹ thuật,các phương án còn được so sánh về mặt chi phí xây dựng và chi phí tính toán hàng năm

Các phương án đã đề xuất đều cùng cấp điện áp định mức, do đó trong quá trình tính toán ta không xét đến vốn đầu tư vào các trạm biến áp.Và phương án đều có số lượng các máy biến áp, máy cắt, dao cách ly và các thiết bị khác trong phạm vi là như nhau.

4.1 Phương pháp tính toán chỉ tiêu kinh tế

Khi tính toán thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kỹ thuật thường mâu thuẫn nhau Một lưới điện có chỉ tiêu kỹ thuật tốt thì vốn đầu tư, chi phí vận hành cao và ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp Vì vậy việc đánh giá tính toán chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế

Vì các phương án của các nhóm đều có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản

ta 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 hàng năm, được xác định theo công thức:

c.AK

)

aa(

1T

1a

- ΔA : tổng tổn thất điện năng hàng năm trong mạng điện;

- c : giá 1kWh điện năng tổn thất (c = 700 đ/kWh)

- Kđ : tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện (chỉ xét đến việc xây dựng đường dây

vì coi số lượng của máy biến áp, máy cắt, dao cách ly của các phương án là như nhau)

Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức:

Với các đường dây kép đặt trên cùng một cột: Kd =∑1,6.koi l.iVới các đường dây đơn: d oi i

l

k

K =

Trong đó:

- koi : giá thành 1 km đường dây một mạch, đ/km

- li : chiều dài đường dây thứ i, km

Ta có giá thành 1km đường dây trên không một mạch điện áp 110 kV

Bảng 4.1 Giá thành 1 km đường dây trên không mạch 110 kV

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240

- ΔPimax : 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:

dm

2 max i

2 max i max

U

QP

P

Trong đó:

- Pimax, Qimax : công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại

- Ri : 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:

8760.)10.T124,0

+

=τ

Trong đó: - Tmax : thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

Hai phương án được coi là tương đương nhau về mặt kinh tế khi:

%5

%100.Z

ZZ

%

1

2 1

δ

4.2 Tính kinh tế cho các phương án

4.2.1 Phương án 1

a) Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1:

Bảng 4.2 Tổn thất công suất trên đường dây của phương án 1

Đoạn Loại dây L(km ) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW)

b) Tính vốn đầu tư mạng điện

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép.Kết quả tính toán cho phương án 1 có kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 4.3 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng của phương án 1

Nhán

h xi li(km)

Dây AC

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn 2-1:

Bảng 4.4 Tổn thất công suất trên đường dây của phương án 2

Đoạn Loại dây L(km ) R(Ω) P(MW ) Q(MVAr) ∆P(MW)

b) Tính vốn đầu tư mạng điện

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép

Bảng 4.5 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng của phương án 2

Nhán

h xi li(km)

Dây AC

a) Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

Bảng 4.6 Tổn thất công suất trên đường dây củaphương án 3

Đoạn dây AC Loại L(km) R(Ω) P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW)

b) Tính vốn đầu tư mạng điện

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép.Kết quả tính toán cho phương án 1 có kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 4.7 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng của phương án 3

Nhán

h xi li(km)

Dây AC

Z = (0,125 + 0,04) 168958,4.106 + 17907,61.103.700 = 40413,036.106 đ

4.3 Tổng kết quả theo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Chương 5

LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM

Máy biến áp (MBA) là một thiết bị rất quan trọng và nó chiếm một phần không nhỏ về vốn đầu tư trong hệ thống điện Việc lựa chọn máy biến áp cần dựa vào các nguyên tắc sau:

- Căn cứ vào phương thức vận hành và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải, để chọn máy biến áp thường hay máy biến áp điều chỉnh dưới tải

- Căn cứ vào tính chất hộ tiêu thụ là hộ loại I, loại II, hay loại III để chọn số lượng máy biến áp cho phù hợp Mạng điện thiết kế yêu cầu gồm có 8 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại III nên ta sẽ đặt hai máy biến áp cho phụ tải loại I và 1 máy biến áp cho phụ tải loại III

- Khi một máy biến áp bất kỳ nghỉ (do sự cố hay bảo dưỡng) thì máy biến áp còn lại với khả năng quá tải cho phép có thể cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải lúc cực đại

- Với nhà máy nhiệt điện phát công suất hầu hết lên điện áp cao, phụ tải cấp điện

áp máy phát nhỏ do đó ta nối bộ một máy biến áp với một máy phát điện

- Ta sử dụng máy biến áp ba pha hai dây quấn để giảm chi phí lắp đặt, chuyên chở, vận hành…

- Tất cả các máy biến áp được chọn đều được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt máy biến áp Tại Việt Nam nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy là 250C, nhiệt

độ môi trường lớn nhất là 420C Các máy biến áp được chọn dưới đây coi như đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ở Việt Nam

5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp

Đối với phụ tải lọại I, công suất định mức của máy biến áp được lựa chọn theo công thức sau: