Thiết kế mạng điện 110kv

PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆNNguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu của phụ tải với hệ số công suất là 0,9.. để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạn

Trang 2

CHƯƠNG 1:

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ CÔNG SUẤT

PHẢN KHÁNG

1.1 THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI:

Xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạng điện như máy phát, đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật Nên công tác phân tích phụ tải chiếm một vị trí hết sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo

Thu thập số liệu về phụ tải để nắm vững vị trí và yêu cầu cùa các hộ tiêu thụ lớn, dự báo nhu cầu tiêu thụ, sự phát triển của phụ tải trong tương lai Có nhiều phươngpháp dựa trên cơ sở khoa học để xác định phụ tải điện

Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện, phụ tải phân ra làm ba loại:

Loại một: bao gồm các phụ tải quan trọng, phải đảm bảo liên tục cung cấp điện

nên các đường dây phải bố trí sao cho vẫn đảm bảo cung cấp ngay cả khi sự cố trong mạng điện

Loại hai: bao gồm những phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây

giảm sút về số lượng sản phẩm, mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho các phụ tải này cần được cân nhắc mới có thể quyết định được

Trang 3

Loại ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây ra

những hậu quả nghiêm trọng, không cần phải xem xét đến các phương tiện dự trữ để đảm bảo cung cấp

Sau khi thu thập số liệu và phân tích về phụ tải, ta có bảng số liệu tổng hợp như sau:

Trang 4

1.2 PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN

Nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu của phụ tải với hệ số công suất là 0,9 Điều này cho thấy nguồn có thể không cung cấp đủ yêu cầu về công suất phản kháng và vì thế mà việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng có thể thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất phản kháng tại các phụ tải mà không cần phải đi từ nguồn

1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN:

Cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống điện Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải thông qua mạng điện

Tại mỗi thời điểm luôn phải đảm bảo cân bằng giữa lượng công suất sản xuất vàtiêu thụ Mỗi mức cân bằng công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q xác định một giá trị tần số và điện áp

Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, Khi trong mạng thiếu hụt công suất kháng sẽ làm xấu tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp gây thiệt hại rất lớn, đồng thời làm hạ điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng Cho nên việc bù công suất kháng là vô cùng cần thiết

1.4 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG:

Cân bằng công suất tác dụng là cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong

hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức sau:

Trang 5

∑ : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trạm biến áp.

m : hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8 )

Tổng phụ tải:

Trang 6

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp :

1.5 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 chỉ đối với công suất tác dụng, mà còn đối với cả công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằngcông suất phản kháng sẽ dẫn đến sự 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 điện

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

Trang 7

để đảm bảo chất lượng 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.

Ta có mối quan hệ của công suất tác dụng phản kháng: Q i =P i *tgφ i

Từ các số liệu của tải và của nguồn tính ở trên ta có các công suất phản kháng của nguồn và của các phụ tải như sau:

Bảng 1.5.1: Thông số công suất nguồn và phụ tải

Trang 8

: tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời.

: tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng với :

Ta chọn:

: tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường dây của mạng điện Với mạng điện 110 kV trong tính toán sơ bộ có thể xem tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây bằng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra

: tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

Trong phần này ta chỉ xét cung cấp công suất bù cho tất cả các phụ tải Và ta có thể tạm cho một lượng Qbùi ở các phụ tải này sao cho tổng Qbù i bằng QbùƩ Sau đó, ta

tính lại công suất biểu kiến và hệ số công suất cosφ mới theo công thức:

, và

Trang 9

Từ biểu thức và các số liệu bảng trên ta có QbùƩ:

- = 32,96 (MVAr)

Để nâng cao cos cho các phụ tải, ta phân bố dung lượng đến từng phụ tải thứ i theo công thức:

= ()

: được tính bằng cách, sau khi nâng lên nhưng phải với điều kiện ∑

Ta bù theo nguyên tắc sau:

Ưu tiên bù cho phụ tải ở xa nguồn

Bù cho phụ tải có cos thấp

Bù cho phụ tải lớn

Bảng 1.5.2 : Bảng số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ công suất kháng:

Trang 10

Số liệu này sẽ được dùng trong phần so sánh phương án chọn dây chọn công suất máy biến áp Nếu sau này khi tính chính xác lại sự phân bố thiết bị bù mà một phụtải không được bù nhưng lại được bù sơ bộ thì ta phải kiểm tra lại tiết diện dây và côngsuất máy biến áp đã chọn.

Trang 11

CHƯƠNG 2:

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ

THUẬT

2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN:

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

Vì chưa có sơ đồ nối dây cụ thể, sơ bộ về một số đường dây hình tia nối từ nguồn đến phụ tải ở xa hoặc có công suất tiêu thụ lớn cấp điện áp phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải Dựa vào công thức Still để tìm điện áp tải điện U(kV):

U =

Trong đó :

P : công suất truyền tải (KW)

L : khoảng cách truyền tải (km)

Bảng 2.1: Lựa chọn cấp điện áp tải điện.

Phụ

Trang 12

L(km) 44,7

2

41,23

44,72

3

87,64

85,98

92,79

89,63

94,34Theo các cấp điện áp của Việt Nam thì chỉ

truyền tải cho hệ thống này

ĐIỆN:

Vị trí nguồn và phụ tải

Dựa vào sơ đồ vị trí nguồn và yêu cầu cung cấp điện cho 6 phụ tải Ta chia sơ

đồ theo 3 khu vực sau:

Trang 13

Khu vực 2 gồm phụ tải 3, 4

Khu vực 3 gồm phụ tải 5, 6

Trang 14

• Khu vực 1:

Khu vực này gồm phụ tải 1, 2 cung cấp điện không liên tục nên ta có các

phương án nối dây sau:

Trang 20

2.3 TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN

Tính toán chi tiết các phương án để ta chọn được phương án tối ưu trong việc đi dây Để chọn được phương án tối ưu: Ta tính ΣPiLi của từng phương án sau đó so sánhcác phương án với nhau, chọn 2 phương án tối ưu dựa vào ΣPiLi nhỏ nhất và đảm bảo yêu cầu đề bài

Trang 21

• Tải 3 và 4 mắc liên thông kép

Trang 23

Q (MVAr)

Trang 24

Bảng 2.3.2: Thông số ∑P*L của phương án 1

948,29

1.207,44

1.164,51

1.205,65

41,60

Phương án 3

Trang 25

Đường dây N-1 N-2 N-4-3 4-3 N-5 N-6 5-6

Chiều dài (km) 44,72 41,23 44,72 36,06 44,72 44,72 40,00P*L (MW.km) 1.118,00 989,52 2.236,00 829,38 1.164,51 1.205,65 41,60

Trang 26

Chiều dài (km) 44,72 36,06 41,23 36,06 44,72 44,72 40,00

P*L (MW.km) 2.191,2

8

865,44

2.061,50

973,62

1.164,51

1.205,65

41,60

Trang 29

2.4 TÍNH TOÁN CHI TIẾT

Đối với mạng điện này, ta chọn dây dẫn căn cứ vào mật độ dòng kinh tế jkt Tiết diện dây được chọn là sự dung hòa giữa vốn đầu tư và tổn thất điện năng

Ta có tiết diện kinh tế tính cho 1 dây dẫn được tính như sau:

Trang 30

Bảng quy định jkt (A/mm 2 ) tham khảo của Nga:

tên dây dẫn

Thời gian sử dụng công suất cực đại,

Tmax(giờ/năm)1000-3000 3000-5000 >5000

Đề bài cho phụ tải Tmax = 5000 (giờ/năm) và ta sử dụng dây nhôm lõi thép nên chọn jkt = 1,1 (A/mm2)

Đối với dòng cho phép của đường dây, sau khi hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường (giả thiết là 40oC) ta có k = 0,81

Dòng cho phép = k*I với I được tra trong bảng PL 2.1

 Chọn dây cho đoạn N – 5 – 6 – N

Trang 31

(*)Chọn dây dẫn AC- 70 ( Đối với đướng dây truyền tải cao áp trên không, do điều kiện hạn chế về tổn hao vầng quang, quy định đường kính dây tối thiểu đối với điện áp 110kV là d > 9,9 mm)

Chọn tiết diện dây theo tiêu chuẩn, với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xungquanh lúc chế tạo là 25oC và nhiệt độ môi trường xung quanh thưc tế là 40oC với hệ sốđiều chỉnh nhiệt độ: k = 0.81

Trang 32

Bảng dòng điện cho phép của dây dẫn đoạn N – 5 – 6 – N với k = 0.81

Dòng điện chạy trên các đoạn N-5, N-6, 5-6 đều nhỏ hơn dòng cho phép

 Tất cả các dây đều thỏa điều kiện, dây làm việc bình thường.

Do đường dây dây liên kết mạch vòng nên khi đứt một khoảng trở thành mạng

hở, nhánh dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải còn gọi là dòng điện cưỡng bức Icb, nên ta phải kiểm tra lại cả 2 trường hợp

Trang 33

∑N6 > ∑N5 => trường hợp đứt dây đoạn N-6 nguy hiểm hơn.

Trang 34

• Tính toán khi sự cố:

o TH1: đứt dây đoạn N-5

Icb = dòng điện cưỡng bức

N LN5=44,72km 5 L56=40km 6 LN6=44,72kmN

S5=25 + j17,45 S6=28 + j17,35

== 332,92 (A) < => thỏa điều kiện sự cố

o TH2: đứt dây đoạn N-6

N LN5=44,72km 5 L56=40km 6 LN6=44,72kmN

S5=25 + j17,45 S6=28 + j17,35

Trang 35

 Chọn tiết diện dây dẫn cho N-1, 1-2, N-3, N-4

Tính toán tương tự ở trên, ta có bảng chọn tiết diện dây dẫn sau:

Khi đứt 1 dây trên lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải gọi là dòng cưỡng bức, khi dòng cưỡng bức < dòng cho phép thì việc chọn dây thỏa điều kiện Ta có bảng số liệu khi đứt 1 dây trên đoạn N-3, N-4 sau:

 dây dẫn thỏa điều kiện, vận hành bình thường

Trang 36

2.4.2 Lựa chọn trụ và tính điện trở, cảm kháng, dung dẫn đường dây

a) Chọn trụ cho đường dây lộ đơn:

Đường dây N-1, N-2, N-5, N-6, 5-6 trong phương án này là lộ đơn nên ta chọn trụ bê tông cốt thép có mã hiệu DT20 (PL 5.5 trang 154 sách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến) có hình vẽ sau:

c

Trang 37

b) Tính toán điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch đơn:

Từ hình vẽ của trụ điện ta có các khoảng cách sau:

Bán kính tự thân r‘ = x×r (mm) (x: tùy thuộc vào số sợi dây)

o Cảm kháng của đường dây:

x0 = 2πf.2×10-4.ln

o Dung dẫn của đường dây:

b0 =

Trang 38

c) Chọn trụ cho đường dây lộ kép:

Đoạn N-3, N-4 chúng ta đi dây lộ kép nên chọn trụ thép có mã hiệu Y110-2+9 (tham khảo tại PL5.12 trang 161 sách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến) như hình vẽ bên dưới:

Trang 40

 Tra các bảng trong sách thiết kế mạng điện của thầy Hồ Văn Hiến ta có

được các thông số sau:

Tra bảng PL2.1 trang 116 ta biết được:

Dây có đường kính ngoài d, suy ra bán kính ngoài r = d/2

Dây có điện trở ở 200c làΩ/km, do đoạn N-3, N-4 là mạch kép, nên suy ra điện trở tương đương Ω/km

Từ số sợi dây tra bảng 2.5 ta biết được bán kính tự thân của dây

Bán kính tự thân của dây: r' = X×r (mm) (X tùy vào số sợi dây)

Trang 41

o Giữa các nhóm dây pha C và nhóm dây pha A:

Trang 43

AC-240 7 thép 28 nhôm 21,6 10,8 0,768*r = 8,294 0,132

Thông số bán kính, bán kính tự thân, điện trở đường dây:

 Từ các số liệu tính toán và tra được ta có bảng tổng hợp kết quả tính toán:

Bảng 2.4.2.1: Thông số đường dây lúc hoạt động bình thường

x 0

Ω/k m

b 0

Ω 1 /k m X10 -6

R=r 0 l Ω X=x 0 .l

Ω

Y=b 0 l X10 -6

Trang 44

Khi đứt 1 dây trên đoạn N-3 hoặc N-4 thì khi đó thông số đường dây được tính như đường dây đơn.

Khoảng cách trung bình nhân Dm được tính như sau:

Dm = = = 5,26 (m)

Đoạn N-3, N-4 dùng dây AC-70

o Cảm kháng của đường dây:

x 0

Ω/k m

b 0

Ω 1 /k m X10 -6

R=r 0 l Ω X=x 0 .l

Ω

Y=b 0 l X10 -6

Trang 45

N-6 1 AC-150 44,72 0,21 0,41 2,77 9,391 18,335 123,87

Trang 46

2.4.3 Tính toán tổn thất công suất và điện áp

Các thông số tính toán được lấy trong bảng 1.5.1 và 2.4.2.1

a Các đoạn dây đi vòng kín N-5-6-N

 Trường hợp làm việc bình thường:

Sơ đồ thay thế:

o Công suất do phân nửa điện dung và dòng điện sinh ra

o Công suất tính toán ở các nút 5 và 6

Trang 47

Sơ đồ thay thế với phụ tải tính toán:

o Tổng trở các đoạn dây

N

Trang 50

Khi đứt một đoạn dây trên mạch vòng N-5-6-N thì dây phía còn lại phải tải toàn

bộ dòng phụ tải, khi đó ta cho dòng cưỡng bức phải nhỏ hơn so với dòng cho phép, ta xét trường hợp nặng nhất là đứt đoạn dây N-6

N 5 6

Trang 51

o Công suất ở cuối tổng trở trên đoạn 5-6

o Tổn thất điện áp trên đoạn 5-6

o Phần trăm sụt áp trên đoạn 5-6

o Tồn thất công suất tác dụng

o Tổn thất công suất phản kháng

Trang 52

o Công suất ở đầu đoạn 5-6

o Công suất cuối tổng trở trên đoạn N-5

o Tổn thất điện áp trên đoạn N-5

o Phần trăm sụt áp trên đoạn N-5

o Công suất đầu tổng trở trên đoạn N-5

Trang 53

o Công suất nguồn cung cấp cho toàn đường dây

o Sụt áp trên toàn đường dây

o Lúc bình thường

4,43< 10% (đạt)4,54 <10% (đạt)0,14 <10% (đạt)

o Lúc sự cố tổn thất điện áp trên toàn đường dây

<20% (đạt)

Trang 54

e) Các đoạn đi dây hình tia lộ đơn N-1, N-2:

Sơ đồ thay thế cho các đường dây N-1, N-2:

Spt

 Đoạn N-1:

Trang 55

< 10%(đạt)

Trang 56

 Đoạn N-2:

Trang 57

< 10%(đạt)

f) Các đoạn đi dây hình tia lộ kép N-3, N-4:

Sơ đồ thay thế cho các đường dây N-3, N-4:

Trang 58

 Trường hợp bị sự cố:

Trang 59

Trang 60

• Kiểm tra kỹ thuật:

< 20%(đạt)

 Đoạn N-4:

Trang 61

P (MW)

Trang 62

2.4.4 Chọn số bát sứ:

Đường dây cao áp trên không dùng chuỗi sứ treo ở các trụ trung gian và chuỗi

sứ căng tại các trụ dừng giữa, trụ néo góc và trụ cuối Số bát sứ tùy theo cấp điện áp và dựa theo bảng sau:

Chuỗi sứ đường dây 110 kV, gồm 8 bát sứ Điện áp trên chuỗi sứ thứ nhất có treo với dây dẫn bằng khoảng 21% Điện áp E giữa dây và đất () hay

Hiệu suất chuỗi sứ:

Ƞ = = = = 0,595 = 59,5 %

Trang 63

Trong thiết kế này ta chọn loại bát sứ ΠΦ-6A (có điện áp thử nghiệm ở tần số 50Hz là 32 kV), vì vậy chuỗi 8 bát sứ sẽ chịu được điện áp (điện áp đỉnh):

Điện trở đặc tính hay điện trở xung của đường: (Ω)

Điện trở đặc tính khoảng 400Ω đối với đường dây đơn và 200Ω đối với dây lộ kép

Công suất tự nhiên hay phụ tải điện trở xung SIL cho bởi:

Với : Uđm tính bằng kV

Công suất kháng do điện dung đường dây phát lên trong mỗi 100km chiều dài

Định dạng
Số trang	127
Dung lượng	899,62 KB