THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

Do trong thiết kế giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên khi tính cân bằng công suất tác dụng được tính như sau:Do trong thiết kế giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên khi tính cân bằng công suất tác dụng được tính như sau:

CHƯƠNG I:

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 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

Số liệu ban đầu:

I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG:

Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số trong hệ thống

Chúng ta biểu diễn cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện như sau:





P F m P pt P md  P td  P dt (1) Với:

P F : tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của các nhá máy trong hệ thống điện

P pt: tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ

m: hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8)

P md : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

P td : tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện

P dt : tổng công suất dự trữ

Do trong thiết kế giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên khi tính cân bằng công suất tác dụng được tính như sau:

P F m P pt P md Với:

II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống điện Chúng ta biểu diễn cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện như sau:

Q L : tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây của mạng điện

Q C : công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra

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

Q td P td tgtd

Q dt: tổng công phản kháng dự trữ của hệ thống điện Q dt (510%)Q pt

Trong thiết kế môn học, chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện có thể không cần tính Q td và Q dt

)( bu i

Q (MVAr)

L (km)

cos

(MVAr)

Q (MVAr) (MVA)

CHƯƠNG II

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

I LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN:

1 Chọn điện áp tải điện:

Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải:

U 4,34 0,016 (kV)

Trong đó: -P: công suất truyền tải, (kW) - l: khoảng cách truyền tải, (km)

1 1

Ta sử dụng loại dây nhôm trần lõi thép (AC) và căn cứ vào bảng 2.3 trang 18 sách

hướng dẫn đồ án môn học điện 1 nên ta chọn mật độ dòng kinh tế là: j kt  1,1(A/mm2)

2 Các phương án đi dây:

Phương án 1:

Phương án 2

II CHỌN TIẾT DIỆN DÂY:

Vậy: chiều công suất chạy từ 2 đến 1

N ktN

kt

I F

N ktN

kt

I F

kt

kt

I F

  (A)<I cp 360.45(A) (thỏa điều kiện)

Kiểm tra đoạn 2-1:

21max 21max 3 21max

  (A)<I cp 222.75(A) (thỏa điều kiện)

b Phương án 2: Đường dây lộ kép hình tia liên thông

kt

I F

Kiểm tra điều kiện phát nóng khi ngưng một lộ

Kiểm tra đoạn N-1:

max 1 277.07

cb N

I  (A)< I cp 307.8(A)(thỏa điều kiện )

Kiểm tra đoạn 2-4:

max 21 125.2

cb

I  (A)< I cp 222.75(A) (thỏa điều kiện )

2 Khu vực II: của cả 2 phương án 1 và 2

N ktN

kt

I F

j

   (mm2) Chọn AC-120 (mm2

)

Đoạn N-4: Tương tự như trên áp dụng phần mềm tính được kết quả chọn dây như bảng sau:

Khu vực I

Phương án 1

N-2 1 AC-150 0.81x445=360.45 (A) N-1 1 AC-150 0.81x445=360.45 (A) 2-1 1 AC-70 0.81x275=222.75 (A)

Phương án 2 N-2 2 AC-120 0.81x380=307.8 (A)

2-1 2 AC-70 0.81x275=222.75 (A) Khu vực

II

Phương án 1

và 2

N-3 1 AC-120 0.81x380=307.8 (A) N-4 1 AC-120 0.81x380=307.8 (A)

III TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY:

1 Khu vực I:

a Đường dây lộ đơn:

Chọn trụ cho đường dây vận hành lộ đơn hình PL5.5 trụ kim loại 110kV trang 157

sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1 có thông số như hình vẽ

6 6

3

2.68 10 5.712

18 10 ln

18 10 ln

8.5 10

m s

2.5m

2.5m 4.2m

Đoạn 2-1: AC-70, Tương tự áp dụng phần mềm tính toán cho đường dây lộ đơn kết

quả như sau:

Ch.dài (km)

10 17.317 35.1 2.21x1042-4 AC-70 22.36 0.46 0.4543 2.526x 6

10 10.286 10.158 0.5648x104

b Đường dây lộ kép:

Chọn trụ cho đường dây vận hành lộ kép hình PL5.12 trụ kim loại 110kV-2 mạch

trang 161 sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1 có thông số như hình vẽ

Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép:

6 6

5.2674 10 6.6996

18 10 ln

18 10 ln

0.2437

m s

Đoạn N-1: AC-120 Tương tự phương án 2 áp dụng phần mềm tính toán cho đường

dây lộ đơn kết quả như sau:

Ch.dài (km)

10 9.45 14.525 3.8528x104

 Lúc vận hành ngưng một lộ: Tương tự như trường hợp lộ đơn của phương án 1 áp dụng phần mềm tính toán kết quả như bảng sau:

Ch.dài (km)

10 14.7 29.96 1.8816x104

2 Khu vực II: phương án 1 và phương án 2

Đường dây lộ đơn hình tia Tương tự phương án 1 áp dụng phần mềm tính toán cho đường dây lộ đơn kết quả như sau: AC-120

Ch.dài (km)

0

r

) (

km



R ()

X ()

l

b 0

)

1 (

10 9.45 14.525 3.8528x104

AC-120

30 0,27 0.43

27 2.636x106 8.1 12.981 0.7908x104

BẢNG TỔNG HƠP THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY VẬN HÀNH KHI NGƯNG MỘT LỘ

P

án

Ch.dài (km)

0

r

) (

km



R ()

X ()

l

b 0

)

1 (

IV TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ SỤT ÁP:

1 Khu vực phụ tải liên tục:

a Phương án 1:

 Lúc vận hành bình thường:

, 2

Tính công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra:

Tính tổn thất công suất và sụt áp trên đường dây theo sơ đồ tương đương như sau:

kín trở thành mạng hở và sơ đồ thay thế đường dây hình tia liên thông như sau:

- Công suất cuối tổng trở của đoạn 2-1

- Tổn thất công suất tác dụng do R 2 =17.317Ω gây ra

Tính tổn thất công suất và sụt áp trên đường dây theo sơ đồ tương đương như sau:

- Công suất cuối tổng trở của đoạn 2-1

- Tổn thất công suất phản kháng do X2 =4.88Ω gây ra

- Công suất cuối tổng trở của đoạn 2-1

2-1 1 AC-70 0.1279 0.00144

2

2.2742 N-1 2 AC-120 1.3456 0.2342

2

2-1 1 AC-70 2.75 0.476

4.776 N-1 1 AC-120 13.83 4.3

Chuỗi sứ đường dây 110kV gồm 8 bát sứ Theo đồ thị điện áp e1 trên chuỗi thứ nhất có treo với dây dẫn bằng khoảng 21% điện áp E giữa dây và đất (EU đm/ 3) hay: 1 0,21

E e

21,08

1)/.(

1



x E e n e n

E

chuoisu



n: số bát sứ trong chuỗi sứ

Phân bố điện áp trong chuỗi sứ không có vòng chắn gồm từ 4 bát đến 16 bát

VI CHỈ TIÊU VỀ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG DO ĐIỆN DUNG ĐƯỜNG DÂY:

Điện trở đặc tính hay điện trở xung của đường dây:

0

0

b

x C

R vào khoảng 200 () đối với đường dây lộ kép

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

Phương án Đoạn Số lộ Q C(MVAr) 12,5%SIL

Kết luận: Các đường dây trên đều đạt yêu cầu về chỉ tiêu công suất kháng

VII TỔN HAO VẦNG QUANG:

Điện áp vận hành:

509 , 63 3

m

U0 21,1 0. .2,303log (KV)

Trong đó:

- m0:hệ số dạng của bề mặt dây Đối với dây bện chọn m00,82

-  :thừa số mật độ của không khí

t

b



273

92,3

0) 10(

)25(

P

Với:

- f: thông số,

- U,U0: các điện áp pha (kV)

Tổn hao vầng quang trên mỗi km đường dây khi thiết kế được giới hạn khoảng 0,6

kw/km/3pha trong điều kiện khí hậu tốt

Xét dây AC-70 đối với đường dây lộ kép:

0

669.7 21.1 0.82 0.57 1 2.303log 69.03

 nên không có vầng quang

Xét dây AC-70 đối với đường dây lộ đơn:

0

571.2 21.1 0.82 0.57 1 2.303log 68.1583

CHƯƠNG III

SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ

III MỤC ĐÍCH:

Chọn phương án tối ưu trên cơ sở về kinh tế, chỉ có những phương án nào thỏa mãn về

kĩ thuật mới giữ lại để so sánh về kinh tế

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm ít nhất

IV TÍNH TOÁN:

Phí tổn tính toán hàng năm cho mỗi phương án được tính theo mỗi phương án sau:

A c K a a

Z ( vh  tc)  

Với :

K: vốn đầu tư của mạng điện

avh: hệ số vận hành,khấu hao sửa chửa phục vụ mạng điện

Đối với đường dây dùng cột sắt : avh = 0,07

atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ

tc vh

BẢNG TÍNH TIỀN ĐẦU TƯ CÁC PHƯƠNG ÁN

Phương

án Đoạn Loại dây Số

lộ

Chiều dài (km)

Tiền đầu tư

Về khối lượng kim loại màu tiền đầu tư đường dây ba pha cao áp tra bảng PL2.1 trang 116

sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1

BẢNG KHỐI LƯỢNG KIM LOẠI MÀU CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Khối lượng kg/km/pha

Khối lượng 3 pha tấn

Tổng khối lượng tấn

BẢNG TỔNG KẾT CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN

1 Kiểu máy biến áp:

Trong thiết kế trạm phân phối này, sử dụng máy biến áp kiểu 3 pha cĩ điều áp dưới tải

2 Số lƣợng máy biến áp:

Phụ tải 1 & 2: yêu cầu cung cấp điện liên tục nên đặt 2 máy biến áp

Phụ tải 3 & 4: khơng yêu cầu cung cấp điện liên tục nên đặt 1 máy biến áp

Đối với trạm cĩ 1 MBA, chọn SđmB  Sptmax

Đối với trạm cĩ 2 MBA, chọn SđmB

4.1

ptmax đmB

11012010

6 2

2 3

U P R

đm

đm N

1025

1105,1010

%

3

2 2

U U Z

đm

đm N

Điện kháng: X B  Z B2 R B2  50 , 822  2 , 32322  50 , 767()

Tổn thất công suất kháng trong sắt của 1 máy:

200100

10258,0100

max 23.8537

17.038

1, 4 1, 4

pt đmB

11012010

6 2

2 3

U P R

đm

đm N

1025

1105,1010

%

3

2 2

U U Z

đm

đm N

Điện kháng: X B  Z B2 R B2  50 , 822  2 , 32322  50 , 767()

Tổn thất công suất kháng trong sắt của 1 máy:

200100

10258,0100

VIII SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT MẠNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP:

BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN

atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ: atc=0,125

k0: giá tiền một đơn vị công suất thiết bị bù, đồng/MVAr

Z2: phí tổn do tổn thất điện năng của thiết bị bù

Z2=c.T *

P

 Qbùc=50($/Mwh): tiền 1MWh tổn thất điện năng

*

P

 : tổn thất công suất tương đối của thiết bị bù, với tụ điện tĩnh lấy bằng 0,005

T: thời gian vận hành tụ điện, nếu vận hành suốt năm:





 TRẠM 1: Mạng điện hở có 1 phụ tải,đặt 1 máy biến áp, đường dây lộ đợn

5 Phụ tải 1:

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CHÍNH XÁC CÔNG SUẤT

2 2

20.1145 7.1911

4.88 0.184110

3 3

22 7.429

1.7134 0.07635110

4 4

18 12.0926

50.767 1.973110

P     : trong đó Si ở đầu đường dây nối với nguồn

(46.2065 17.043) (22.85 8.7474) (18.4863 13.8652)87.3088 33.372

F F

F

Q tg

P

 ,

cos  0.934

TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT

TRONG MẠNG ĐIỆN XIII MỞ ĐẦU:

Phần này tính toán chính xác các tình trạng làm việc của mạng điện lúc phụ tải cực cực tiểu và sự cố

Kết quả tính toán bao gồm điện áp lệch pha tại các nút, tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây và máy biến áp, tổng công suất tác dụng và phản kháng của nguồn tính từ thanh góp cao áp của nhà máy điện Đây là kết quả của bài toán phân bố công suất xác lập trong mạng điện

XIV TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LÚC PHỤ TẢI CỰC ĐẠI:

4 Vẽ sơ đồ thay thế mạng điện:

 ĐƯỜNG DÂY N-1-2:

 ĐƯỜNG DÂY N-3:

 ĐƯỜNG DÂY N-4:

5 Bảng tổng hợp phụ tải trước và sau khi bù, thông số đường dây và máy biến áp:

a Bảng tổng hợp phụ tải trước và sau khi bù:

(MW)

Q trước khi bù (MW)

6 Tính điện áp và tổn thất công suất:

2 2

20.1145 7.1911

4.88 0.184110

2 2.876115.066

B B B B B

2 1.8775113.846

B B B B B

Tính độ lệch điện áp:

Đường dây 1:

- Tỉ số biến áp k

7619 , 4 22 05 , 1

U

k

ktha đmcao

- Điện áp phía hạ áp

23.564.7619

ha quivecao ha

ha quivecao ha

U

B B B B B

ha quivecao ha

U

B B B B B

ha quivecao ha

U

7.1: Bảng kết quả tính toán tổn thất đường dây:

7.4: Bảng kết quả công suất phát đi từ thanh cái cao áp của nguồn lên các

đường dây có nối với nguồn:

Đường dây Công suất tác dụng đầu

Suy ra: hệ số cos=cos(arctg( s

1 Bảng tổng kết phụ tải , đường dây và máy biến áp (chỉ thay đổi giá trị phụ tải):

Phụ tải (không tính tới bù công suất phản kháng tương ứng với mạng điện lúc phụ tải cực tiểu):

Phụ tải 1 : Pmin = 40% Pmax

Phụ tải 2 : Pmin = 40% Pmax

Phụ tải 3 : Pmin = 40% Pmax

Phụ tải 4 : Pmin = 40% Pmax

2 2

8.0816 5.8972

5.143 0.0425110

2 2.0885112.42

B B B B B

2 1.4932111.7906

B B B B B

k

ktha đmcao

- Điện áp phía hạ áp

, 110.3315

23.174.7619

ha quivecao ha

U U

x U

ha quivecao ha

U

B B B B B

ha quivecao ha

U

- Công suất kháng do điện dung đầu đường dây dây sinh ra

B B B B B

ha quivecao ha

U

7.1: Bảng kết quả tính toán tổn thất đường dây:

7.4: Bảng kết quả công suất phát đi từ thanh cái cao áp của nguồn lên các

đường dây có nối với nguồn:

Suy ra: hệ số cos=cos(arctg( s

s

Q

P )) =cos(arctg(19.40497

34.47433))=0.871433

XVI TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN LÚC SỰ CỐ:

Khi ngưng một lộ trên đoạn N-2:

Bảng tổng hợp thông số đường dây khi ngưng một lộ:

Ch.dài (km)

R ()

X ()

l

b 0

)

1 (



101-2 1 AC-70 22.36 10.2856 10.04 22.36x2.556x 6

10

 ĐƯỜNG DÂY N-1-2:

2 3.0855107.265

B B B B B

2 2.045104.523

B B B B B

U

k

ktha đmcao

- Điện áp phía hạ áp

, 104.1795

21.884.7619

ha quivecao ha

U U

x U

Đường dây 2:

- Tỉ số biến áp k

110

4.7619 1.05 22

ha quivecao ha

U

Bảng tổng kết các kết quả tính toán phụ tải lúc ngưng một lộ

7.1: Bảng kết quả tính toán tổn thất đường dây:

7.4: Bảng kết quả công suất phát đi từ thanh cái cao áp của nguồn lên các

đường dây có nối với nguồn:

U

Công suất cuối đường dây

1 (24 10.498) (0.1318 2.879) (0.036 0.2) (20.3197 8.1096)44.4875 21.6656( )

) (

B B B B B

B B B B B

U

k

ktha đmcao

- Điện áp phía hạ áp

22.74554.7619

ha quivecao ha

U U

x U

- Tỉ số biến áp k

110

4.7619 1.05 22

ha quivecao ha

U

Bảng tổng kết các kết quả tính toán phụ tải lúc ngƣng một máy biến áp

7.1: Bảng kết quả tính toán tổn thất đường dây:

7.4: Bảng kết quả công suất phát đi từ thanh cái cao áp của nguồn lên các

đường dây có nối với nguồn:

B B B B B

- Công suất ở đầu đường dây

B B B B B

110 





x U

U

k

ktha đmcao

- Điện áp phía hạ áp

20.98874.7619

ha quivecao ha

U U

x U

ha quivecao ha

% Độ lệch điện áp= 20.889 22100% 5.05%

22

ha đmha đmha

U

Bảng tổng kết các kết quả tính toán phụ tải lúc ngƣng một lộ và một máy biến áp

7.1: Bảng kết quả tính toán tổn thất đường dây:

7.4: Bảng kết quả công suất phát đi từ thanh cái cao áp của nguồn lên các

đường dây có nối với nguồn:

Công suất tác dụng đầu

CHƯƠNG VIII ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN XVII MỞ ĐẦU:

- Nếu điện áp đặt vào phụ tải không hoàn toàn đúng với điện áp định mức do phụ tải yêu cầu thì ít hay nhiều tình trạng làm việc của phụ tải cũng trờ nên không tốt Nói cách khác,

độ lệch điện áp càng lớn thì chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của thiết bị dùng điện áp cũng thấp

Do đó, chúng ta cần điều chỉnh điện áp để có độ lệch điện áp tương đối nhỏ thì các phụ tải vẫn giữ được chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tốt Việc điều chỉnh điện áp trong phạm vi cho phép là vấn đề phức tạp vì hệ thống điện liên kết nhiều nguồn với nhiều phụ tải ở mọi cấp bậc của hệ thống điện Có nhiều biện pháp để điều chỉnh điện áp tại phụ tải được áp dụng nhằm đảm bảo chất lượng điện áp như thay đổi điện áp vận hành, đặt thiết bị bù, phân bố công suất hợp lý trong mạng điện, thay đổi đầu phân áp của máy biến áp thường và máy biến áp điều áp dưới tải…

- Nhiều biện pháp điều chỉnh điện áp tại phụ tải được áp dụng nhằm đảm bảo chất lượng điện áp vận hành, đặt thiết bị bù, phân bố công suất hợp lý trong mạng điện, thay đổi đầu phân áp của máy biến áp thường và máy biến áp điều áp dưới tải

- Trong phạm vi đồ án môn học ngoài việc điều chỉnh thanh cái cao áp của nguồn sẽ tính toán chọn đầu phân áp tại các trạm giảm áp nhằm đảm bảo điện áp tại thanh cái hạ áp trong phạm vi độ lệch cho phép Việc chọn máy biến áp có đầu phân áp điều chỉnh thường (phải cắt tải khi thay đổi đầu phân áp), hay máy biến áp có đầu phân áp điều dưới tải phụ thuộc vào việc tính toán chọn đầu phân áp ứng với các chế độ làm việc khác nhau của mạng điện và vào yêu cầu phải điều chỉnh

XVIII CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP

Đầu phân áp Upa cao hay Upa tiêu chuẩn