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 hệ thống kinh tế quốc dân 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 môi trường đại học và học hỏi thêm được nhiều điều giá trị, cần thiết cho công việc. Đặc biệt là trong công tác thiết kế, thi công và vận hành hệ thống. Nhiệm vụ thiết kế gồm hai phần chính: Phần I: thiết kế mạng điện khu vực. Phần II: thiết kế trạm biến áp 100 kVA - 22/0,4 KV Bản thiết kế đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân cộng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Lân Tráng cùng với sự góp ý chân thành của các thầy cô trong bộ môn đó giúp em hoàn thành thiết kế tốt nghiệp của mình. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Lân Tráng cùng các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện.
SN-6 S’N-6 ZDN-6 S”N-6 S”'’N-6 án tốt nghiệp jQĐồ ccN-6 S”’HT-6 S HT-6 ZDHT-1 S’HT-6 jQccHT-6 SHT-6 jQcdHT-6 HT Thiết kế mạng điện LỜI NÓI ĐẦU Z Hệ thống điệnS’làb5 tập hợp b6các nhà máy điện, S6 trạm biến áp, đường dây tải điện hộ tiêu thụ Thực nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối sử 0b6 dụng điện tin cậy, Skinh tế đảm bảo chất lượng điện cung cấp cho phụ tải Thiết kế, xây dựng mạng điện công việc quan trọng ngành điện, có ảnh hưởng lớn tới tiêu kinh tế, kỹ thuật hệ thống điện Giải đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật thiết kế, xây dựng vận hành mang lại lợi ích khơng nhỏ hệ thống kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Thiết kế lưới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức đào tạo học môi trường đại học học hỏi thêm nhiều điều giá trị, cần thiết cho công việc Đặc biệt công tác thiết kế, thi công vận hành hệ thống Nhiệm vụ thiết kế gồm hai phần chính: Phần I: thiết kế mạng điện khu vực Phần II: thiết kế trạm biến áp 100 kVA - 22/0,4 KV Bản thiết kế hoàn thành với nỗ lực thân cộng với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Lân Tráng với góp ý chân thành thầy mơn giúp em hồn thành thiết kế tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Lân Tráng thầy cô môn hệ thống điện Ngày tháng năm 2008 Sinh viên thiết kế Nguyễn Viết Phúc Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG SƠ BỘ CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Phân tích nguồn phụ tải mạng điện phần quan trọng tính tốn thiết kế, định đến hiệu cơng trình Việc phân tích khơng xác gây cân đối lượng điện cung cấp lượng điện tiêu thụ, làm giảm chất lượng điện năng, giảm độ tin cậy cung cấp điện, đồng thời gây khó khăn cho việc phát triển lưới điện, gây lãng phí vốn đầu tư Việc phân tích nguồn giúp cho ta định hướng phương thức vận hành nhà máy điện phân bố công suất tổ máy phát Nhằm đạt hiệu suất cao nhất, khả điều chỉnh nguồn, điện áp Với hộ tiêu thụ điện hộ loại yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục, an toàn phải đảm bảo chất lượng điện I.1 Sơ đồ địa lí: m 60 km 130 km m 0k 78 ,1 m 60,82 k 60 km ,1 Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc km km km m 70,71 km ,10 78 km 100,49 km m ND 60,82 k m 50,99 0k 72,8 km 60,82 k ,02 86 80 ,62 41,23 k 78 ,10 km 70,71 km HT 58, 1k m Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện I.2 Số liệu phụ tải mạng điện thiết kế + Có phụ tải hộ loại I (1,2,4,5,6,7,9) phụ tải hộ loại (3,8) + Các phụ tải 1,4,7 yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thưòng (KT) phụ tải lại (2,3,5,6,8,9) yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) + Điện áp danh định lưới điện thứ cấp 22kV Số liệu cụ thể phụ tải là: Phụ tải Số liệu Pmax(MW) 42,00 40,00 42,00 42,00 40,00 44,00 34,00 32,00 36,00 0,92 0,90 0,90 0,85 0,90 0,92 0,90 0,90 0,92 cos 0,43 0,48 0,48 0,62 0,48 0,43 0,48 0,48 0,43 tg 15,5 15,34 Qmax(MVar) 17,89 19,37 20,34 26,03 19,37 18,74 16,47 45,6 35,5 44,44 46,67 49,41 44,44 47,83 37,78 39,13 Smax(MVA) 21 20 21 21 20 22 17 16 18 Pmin(MW) Qmin(MVar) 8,95 9,69 10,17 13,01 9,69 9,37 8,23 7,75 7,67 Yêu cầu điều chỉnh điện áp Loại hộ phụ tải Điện áp thứ KT T T KT T T KT T T I I III I I I I III I 22 cấp(kV) Tổng công suất lúc phụ tải cực đại là: �P max �Pt max 352 MW Tổng công suất lúc phụ tải cực tiểu ( 50% Pmax) là: �P �Pt 176 MW Ta nhận thấy phụ tải hầu hết phân bố tập trung gần NMNĐ Hệ thống, phần phụ tải nhận cơng suất phát từ NMNĐ, lại lấy cơng suất từ HTĐ Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện I.3 Số liệu nguồn cung cấp cho mạng điện thiết kế Nhà máy điện Gồm sáu tổ máy phát, tổ máy có cơng suất phát định mức : Pđm = 50 MW Tổng công suất nguồn phát định mức NMNĐ : PFđm = 6.50 = 300 MW cos = 0,85 ; Uđm =10,5 kV Trong thực tế vận hành cho thấy nhà máy nhiệt điện làm việc kinh tế công suất phát đạt từ (80 - 90)%P đm, phụ tải điện đạt ổn định 70%Pđm máy phát làm việc ổn định Còn tải nhà máy 30% Pđm máy phát ngừng hoạt động Hệ thống điện - Điện áp định mức : 110 kV - Hệ số công suất : cos = 0,80 - Công suất HT vô lớn I.4 Chế độ làm việc mạng điện có cố Để đảm bảo cho độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải điện Hệ thống Nhà máy điện cần nối đường dây liên lạc Đối với phụ tải điện hộ loại I, đòi hỏi cung cấp điện liên tục, đảm bảo chất lượng điện cần cung cấp điện đường dây kép hay mạch vòng Nhưng phải đảm bảo có cố nặng nề (đứt dây đường dây kép hay đứt dây mạch vòng) đảm bảo cung cấp điện liên tục, đủ công suất cho phụ tải Khi có cố từ phía NMĐ, cụ thể cố tổ máy NMĐ phải huy động cơng suất thiếu từ phía HTĐ qua đường dây liên lạc Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện II CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG Cân công suất HTĐ trước hết xem khả cung cấp điện tiêu thụ điện hệ thống có cân hay khơng Sau sơ định phương thức vận hành cho NMĐ hệ thống chế độ vận hành cực đại, cực tiểu chế độ cố, dựa cân khu vực, đặc điểm, khả cung cấp NMĐ II.1 Cân công suất tác dụng Sự cân công suất tác dụng HT biểu diễn biểu thức sau : �P F PHT �Pyc m�Ppt �Pmd �P td �Pdt Trong : m : hệ số đồng thời, lấy m =1 Ppt : Tổng công suất tác dụng cực đại phụ tải P md :là tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp Trong tính tốn chọn: P mđ = (5 - 8)% Ppt Ptd : tổng công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện Ptd = (6 - 10)% PFđm Pdt : tổng công suất tác dụng dự trữ cho mạng Vì HT có công suất vô lớn nên ta không lấy công suất dự trữ từ nhà máy điện, mà lấy từ HT, khơng xét đến Pdt phương trình Thay số vào ta có : * Tổng cơng suất tác dụng cực đại : Ppt = Pi = 352 MW * Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện : Pmđ = 5%Ppt =17,60 MW * Công suất phát kinh tế NMĐ: PF = Pkt = 85% PFđm = 0,85.300 =255 MW * Công suất tự dùng nhà máy : Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Ptd = 10% Pkt = 0,10.255 = 25,50 MW * Công suất yêu cầu : Pyc = PF + PHT = Ppt + Pmd + Ptd =352 +17,60 +25,50= 395,10 MW * Công suất lấy từ HT : PHT = Pyc - PF =395,10 - 255 = 140,10 MW II.2 Cân công suất phản kháng ( CXPK ) Phương trình cân CSPK viết sau: QHT + QF = Qyc Trong đó: QF: tổng CSPK NMNĐ phát QHT : CSPK HT cấp cho mạng Qyc = mQpt + QL - QC + QBA + Qtd + Qdt Trong : m: hệ số đồng thời, lấy m = Qpt : tổng CSPK phụ tải QL : tổng tổn thất CSPK cảm kháng đường dây QC : tổng CSPK dung dẫn đường dây sinh Trong tính tốn sơ bộ, mạng 110kV ta có QL = QC, nên : QL - QC = QBA :là tổn thất CSPK máy biến áp Qtd : tổng CSPK tự dùng NMĐ Qdt : tổng CSPK dự trữ cho mạng Vì HT có cơng suất vơ lớn nên ta khơng lấy công suất dự trữ từ NMĐ, mà lấy từ HT Vì khơng xét đến Qdt phương trình Thay số vào ta có : Qpt = 169,05 MVAr QBA = 15% Qpt = 0,15 169,05 = 25,36 MVAr Qtd = Ptd tgtd =25,50.0,88 = 22,44 MVAr Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Vậy tổng CSPK yêu cầu là: Qyc = Qpt +QBA +Qtd =169,05 + 25,36 + 22,44 =216,85 MVAr Khi nhà máy NĐ hòa vào HT CSPK HT NMNĐ phát là: QHT + QF =PHT.tgHT+ Pnm.tgnm =140,10.0,75+255.0,62=263,10 MVAr So sánh cung cầu ta thấy: lượng CSPK phát so với lượng CSPK yêu cầu sau QHT + QF = 263,10 MVAr > Qyc = 216,85 MVAr Vậy không cần đặt thêm thiết bị bù CSPK Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Thiết kế mạng điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện B SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT I.Phương án 40 + j19,37 km 78 ,10 km 78 ,10 70,71 km m 60,82 k 40 + j19,37 34 + j16,47 m 60,82 k ND 32 + j15,50 m 60,82 k km ,02 86 42 + j20,34 80, 62 km 42 + j26,03 70,71 km 44 + j18,74 HT 58, 31 km 36 + j15,34 42 + j17,89 Chọn điện áp mạng điện thiết kế Ta dùng cơng thức kinh nghiệm để tính điện áp đoạn đường dây sau: U i 4,34 Li 16 Pi Trong : Ui : Là điện áp đoạn đường dây thứ i Li : Là chiều dài đoạn đường dây thứ i Pi : Công suất tác dụng truyền tải đoạn đường dây thứ i Theo phương án đặt ( mạng hình tia ) cơng suất cực đại phụ tải tương ứng Pi Với đoạn đến phụ tải tính sau PNĐ - = ΣPF - ΣPYC Trong : ΣPF = 85% ΣPFđm = 0,85 300 = 255 MW ΣPyC = P1 +P2 + P3 + P4 + P5 + PTD + P Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện ΣPTD = 10% PF = 0,1 255 = 25,50 MW P1 +P2 +P3+P4 + P5 =206 MW ΣΔP = 5% (P1 +P2 +P3+P4 + P5) = 0,05 206 = 10,30 MW ΣPyC = 206+25,5+10,30 =241,80 MW Do đó: PNĐ - = 255 – 241,80= 13,20 MW Cơng suất phản kháng đoạn NĐ-6 tính gần sau: QNĐ - = PNĐ – 6.tg 6=13,20.0,43 =5,62 MW SNĐ-6 = ( PND 6 ) (QND 6 ) 13, 202 5, 62 14,35 MVA PHT - 6= P6 - PNĐ -6 = 44 – 13,20 = 30,80 MW QHT - = Q6 - QNĐ -6 = 18,74 – 5,62 = 13,12 MVAr SHT-6 = ( PND 6 ) (QND 6 ) 30,80 13,12 = 33,48 MVA Công suất truyền nhánh lại cơng suất phụ tải nối với nhánh Kết tính tốn tổng hợp bảng sau: Đoạn đường dây NĐ-1 NĐ-2 NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 HT-6 HT-7 HT-8 HT-9 Li (km) 60,83 78,10 86,02 60,83 78,10 70,71 70,71 60,83 80,62 58,31 Pi (MW) 42,00 40,00 42,00 42,00 40,00 13,20 30,80 34,00 32,00 36,00 Qi (MVAr) 17,89 19,37 20,34 26,03 19,37 5,62 13,12 16,47 15,50 15,34 Si (MVA) 45,65 44,44 46,67 49,41 44,44 14,35 33,48 37,78 35,56 39,13 Ui ( kV) 117,49 116,30 119,49 117,49 116,30 72,87 103,02 106,73 105,65 109,31 Từ kết bảng ta nhận thấy chọn điện áp 110 kV làm điện áp cho tồn mạng hợp lý, nằm khoảng giao động điện áp theo tính tốn từ 72,87 kV đến 119,49 kV Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện : k1 = 0,95, k2 = 0,81 Vậy : Icp ≥ 180,34 = 234,47 A 0,95.0,81 Ta chọn đồng có thơng số cho bảng sau : Bảng 2.9 Thơng số hạ áp Kích thước F1thanh (mm2) m (kg/m) Icp (A) 25 75 0,668 340 2.2.4 Chọn chống sét van hạ áp Ta chọn chống sét van Siemens chế tạo có thông số sau : Bảng 2.10 Thông số chống sét van hạ áp Loại Uđm (kV) Số cực Dòng tháo sét (kA) Khối lượng (kg) 5SD7 003 280 100 0,825 2.2.5 Chọn máy biến dòng Điều kiện để chọn máy biến dòng : Uđm BI ≥ Uđm mạng = 0,4 kV Iđm BI ≥ Icb 180,42 = = 150,35 A 1,2 1,2 Ta chọn máy biến dòng loại BD7 công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo có thơng số cho bảng sau : Bảng 2.11 Thơng số máy biến dòng Loại Uđm (kV) Iđm (A) Cấp xác S (VA) BD6/1 0,4 200 0,5 2.2.6 Chọn sứ hạ áp Ta chọn sứ đỡ loại OΦ – –375 có thơng số cho bảng sau : Bảng 2.12 Thông số sứ hạ áp Loại Uđm (kV) F (kg) Upđ khô (kV) m (kg) OΦ – – 375 375 11 0,7 Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 101 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 2.2.7 Chọn thiết bị đo đếm điện Ta chọn thiết bị sau : Bảng 2.13 Các thiết bị đo đếm điện Tên đồng hồ Ký hiệu Ampemet Vônmet Oát met tác dụng Oát mét phản A V W kháng VAr Cơng suất tiêu thụ xác Cuộn điện áp Cuộn dòng điện –378 1,5 0,1 –378 1,5 Д–305 1,5 0,5 Loại Д–305 Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Cấp 1,5 0,5 102 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Chương TÍNH TỐN NGẮN MẠCH - KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN 3.1 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH N4 0,4 kV 22 kV MC N2 N1 AC95 N3 3km CC 160 kVA Hình 3.1 Sơ đồ tính ngắn mạch Tính tốn điểm ngắn mạch N1 để kiểm tra cầu chì Tính tốn ngắn mạch điểm N2, N3, N4 để kiểm tra thiết bị hạ áp Giả thiết ngắn mạch dạng ngắn mạch ba pha đối xứng coi nguồn có cơng suất vơ lớn Vì trạm biến áp coi xa nguồn nên tính tốn ngắn mạch coi: I N = =I " = = I ∞= = U tb 3× ZΣ 3.1.1 Tính ngắn mạch điểm N1 Ta có điện kháng hệ thống X HT tính qua cơng suất ngắn mạch máy cắt đầu nguồn: SN = 250 MVA Utb=Uđm + 5%.Uđm = 22 + 5%.22 = 23,1 kV Vậy X HT = U 2tb 23,12 = = 2,13 Ω SN 250 Dây AC–95 có r0= 0,33 Ω/km, x0= 0,429 Ω/km nên tổng trở đường dây cung cấp dài 5km bằng: Zd = (r0 + jx0).l = (0,33 + j0,429).5 = 1,65 + j.2,145 Ω N1 Eht Xht Zd Hình 3.2 Sơ đồ thay để tính ngắn mạch N1 Như dòng ngắn mạch pha xác định theo công thức sau: Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 103 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện I N = =I " = = I ∞= = U tb 3× ZΣ đó: IN: dòng điện ngắn mạch; I”: dòng điện ngắn mạch siêu độ; I∞: dòng điện ngắn mạch ổn định; ZΣ: tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch ZΣ = R 2d +(X d +X ht ) = 1,652 +(2,145+2,13) =4,59 Ω Thay số vào ta có: I N I N'' I N 1� Eht 23,1 = = 2,19 kA, �Z 3.4,19 Eht = Utb = 23,1kV Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích : i xkN1 =1,8 2.I N1 =1,8 2.2,19=7,4 kA 3.1.2 Tính ngắn mạch điểm N2, N3, N4 Coi trạm biến áp trạm nguồn, ta có sơ đồ thay thế: 0,4kV ZB N2 Zc ZAT N3 ZAN N4 Hình 3.3 Sơ đồ thay tính ngắn mạch N2, N3, N4 Tổng trở máy biến áp là: ΔP U Z B = N đm S đm 10 +j U N % U đm S đm 10 2,15.0,4 4.0,4 = 10 +j 10 = 27,2 + j.64 mΩ 1602 160 Tổng trở cáp hạ áp: chiều dài cáp hạ áp lc= 5m = 0,005 km ZC = r0.lC= 0,0991.0,005 = 0,0005 Ω=0,5 mΩ Tổng trở aptomat tổng : ZAT = 0,36 + j 0,28 mΩ Tổng trở aptomat nhánh : ZAN = 2,35 + j.1,3 mΩ Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 104 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Ngắn mạch N2 Tổng trở ngắn mạch tính đến điểm N2 : ZΣN2 = ZB + ZC =27,2 + j.64 + 0,5= 27,2 + j.64,5 mΩ " Do : I N =I N =I N n = 0,4 27,22 +64,52 10-3 = 3,3 kA i N2 xk =1,8 2.I N2 =1,8 2.3,3= 8,4 kA Ngắn mạch N3 Tổng trở ngắn mạch tính đến điểm N3 : ZΣN3 = ZΣN2 + ZAT =27,2 + j.64,5 +0,36 + j 0,28 = 27,56 + j.64,78 mΩ Vậy : IN3 = I N" = IN n = 0,4 27,562 +64,782 10-3 = 3,28 kA i N3 xk =1,8 2.I N3 =1,8 2.3,28= 8,35 kA Ngắn mạch N4 Tổng trở ngắn mạch tính đến điểm N4 : ZΣN4 = ZΣN3 + ZAN =27,56 + j.64,78+2,35 + j.1,3 = 29,91 + j.66,08 mΩ Do : IN = I N" = IN n = 0,4 15,39 +40,962 10-3 =3,18 kA i N4 xk =1,8 2.I N4 =1,8 2.3,18= 8,1 kA 3.2 KIỂM TRA CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÃ CHỌN 3.2.1 Kiểm tra cầu chì Điều kiện kiểm tra: Ic.đm ≥ IN1 Sc.đm ≥ SN1 Ta có: Ic.đm = 8kA > 2,19 kA = IN1 Scdm = 3.I dm Idm = 3.22.8=304,84 MVA SN1 = 3.22.2,19=110,8 MVA Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 105 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Sc.đm > SN1 Vậy cầu chì chọn thỏa mãn điều kiện kiểm tra 3.2.2 Kiểm tra cáp hạ áp Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch F ≥ α.I N t qđ đó: α: hệ số nhiệt độ, với cáp đồng α = 6; tqđ: thời gian quy đổi, lấy thời gian tồn ngắn mạch tqđ = 0,5 s α I N2 t qđ =6.3,3 0,5= 14 < 95mm2 Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện kiểm tra 3.2.3 Kiểm tra dẫn xuống máy biến áp Kiểm tra chọn theo điều kiện ổn định động σ M ≤ σ cp W đó: M: mơmen uốn tính toán; : ứng suất thực sinh vật liệu làm dẫn; cp : ứng suất cho phép vật liệu làm dẫn; W: mômen chống uốn tiết diện ngang cái, (cm3) M = Ftt L L L = 1,76.10 .i 2xk kGcm 10 a 10 Dự định đặt ba góp ba pha cách a = 75 cm, đặt hai sứ cách L = 120 cm Ta có dòng điện ngắn mạch xung kích điểm N1: iN1 xk = 7,4 kA L L 120 120 M=1,76.10-2 i xk =1,76.10-2 7,42 =18,515 kGcm a 10 75 10 D3 3,14.0,53 W= = =0,0123 cm3 32 32 Vậy σ = M 18,515 = =1509,512 kG/cm2 W 0,0123 Thanh đồng có σcp = 1400 kG/cm2 < σ = 1509,512kG/cm2 nên ta phải tăng tiết diện dẫn lên F= 50,3 mm2 Bảng 3.1 Thông số dẫn cao áp Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 106 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Loại dẫn Đường kính (mm) Tiết diện (mm2) Icp (A) E – Cu F37 50,3 179 D 3,14.0,83 Sau tăng tiết diện dẫn lên ta có: W= = =0,05 cm3 32 = 32 M 18,515 = =370,3 kG/cm2 < σcp = 1400 kG/cm2 W 0,05 Vậy hạ áp chọn thoả mãn yêu cầu ổn định động Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Với đồng có hệ số nhiệt α = 6; thời gian quy đổi tqđ = tcnm = 0,5 s F = 50,3 mm2 ≥ α IN1 tqd =6.3,9 0,5 =16,55 mm2 Thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt Vậy dẫn chọn thoả mãn yêu cầu kĩ thuật 3.2.4 Kiểm tra hạ áp Kiểm tra chọn theo điều kiện ổn định động Dự định đặt ba góp ba pha cách a = 15 cm, đặt hai sứ cách L = 50 cm Dòng điện ngắn mạch xung kích điểm N3: iN3 xk = 8,35 kA, thay số ta có: L L M=1,76.10-2 i 2xk a 10 =1,76.10-2 50 50 8,352 =20,455 kGcm 15 10 Với b = 0,3 cm, h = cm chiều rộng chiều dài tiết diện hạ áp hình chữ nhật: Do đó: Wxnx =b M h2 32 =0,3 = 0,45 cm3 6 20,455 Vậy W = 0,45 =45,456 kG/cm2 x-x Thanh đồng có σcp = 1400 kG/cm2 > σ = 40,456 kG/cm2 Vậy hạ áp chọn thoả mãn yêu cầu ổn định động Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Với đồng có hệ số nhiệt α = 6; thời gian quy đổi tqđ = tcnm = 0,5 s Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 107 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện F = 90 mm2 ≥ α IN3 tqd =6.5,43 0,5 =23,04 mm2 Thanh dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt Vậy dẫn chọn thoả mãn yêu cầu kĩ thuật 4.2.5 Kiểm tra máy biến dòng BI Cơng suất cuộn thứ cấp : S2đmBI = 10 VA Stt = 7,1 VA đó: Stt = SctơP + SctơQ + SA + SV = 2,5 + 2,5 + 0,1 + = 7,1 VA Như điều kiện kiểm tra thoả mãn, nghĩa máy biến dòng chọn đạt yêu cầu 3.2.6 Kiểm tra aptomat *Kiểm tra aptomat tổng: Ta có ixk AT = 50 kA > 8,4 kA = ixk N2 *Kiểm tra aptomat nhánh: ixk AN = 20 kA > ixk N3=8,35 kA Vậy aptomat chọn đạt yêu cầu 3.2.7 Kiểm tra sứ đỡ hạ áp b Ftt h b k.Ftt H' H Hình 3.5 Vị trí sứ đỡ dẫn Điều kiện kiểm tra sứ đỡ là: F’tt < Fcp đó: H' ; H F’tt: lực động điện đặt lên đầu sứ ngắn mạch, F 'tt Ftt Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 108 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Ftt: lực động điện tác động lên dẫn ngắn mạch ba pha; H: chiều cao sứ; h: chiều dài tiết diện hạ áp hình chữ nhật, h = cm; H’: chiều cao tính từ đáy sứ đến trọng tâm thiết diện dẫn, H ' H h ; Fph: lực phá hoại cho phép sứ, Fph = 375 kG; Fcp: lực cho phép tác dụng lên đầu sứ, Fcp = 0,6.Fph = 0,6.Fph = 0,6.375 = 225 kG Ta có dòng điện ngắn mạch xung kích điển N2: ixkN2=8,4 kA L � Ftt =1,76.10-2 i xkN2 a =1,76.10-2 H' H 50 8,42 = 4,138 kG 15 h 7, cm 2 H' 7,5 � F 'tt Ftt = 4,138 = 5,127 kG < Fcp=225 kG H Vậy sứ chọn đạt yêu cầu *Kết luận: Tất thiết bị chọn đạt yêu cầu Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 109 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện Chương TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 4.1 MỞ ĐẦU Tác dụng nối đất để tản dòng điện sét giữ mức điện áp thấp vật nối đất Trong hệ thống điện có ba loại nối đất khác nhau: Nối đất làm việc: nhiệm vụ nối đất loại đảm bảo làm việc quy định sẵn Loại nối đất gồm có nối đất điểm trung tính máy biến áp hệ thống có điểm trung tính nối đất, nối đất máy biến áp đo lường kháng điện dùng bù ngang đường dây tải điện xa Nối đất an tồn (bảo vệ): có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người cách điện bị hư hỏng Thực nối đất an toàn cách đem nối đất phận kim loại bình thường không mang điện (vỏ máy, thùng máy biến áp, máy cắt điện, giá đỡ kim loại, chân sứ ) cách điện bị hư hỏng, phận xuất điện nối đất nên giữ mức điện áp thấp đảm bảo an tồn cho người tiếp xúc với chúng Nối đất chống sét: nối đất chống sét nhằm tản dòng điện sét đất (khi có sét đánh vào cột thu sét đường dây) để giữ cho điện áp điểm thân cột khơng q lớn hạn chế phóng điện ngược đến cơng trình cần bảo vệ Ở nhà máy điện trạm biến áp nguyên tắc phải tách rời hai hệ thống nối đất làm việc nối đất an tồn để đề phòng dòng điện ngắn mạch lớn (hay dòng điện sét) vào hệ thống nối đất làm việc không gây điện cao hệ thống nối đất an tồn Nhưng thực tế điều khó thực nhiều lí do, thường dùng hệ thống nối đất để làm hai nhiệm vụ Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 110 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 4.2 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT Điện trở nối đất tồn trạm (đối với trạm có điện áp U 1000 V SđmB 320 kVA) yêu cầu điện trở nối đất : Rđ * Hệ thống nối đất mạch vòng: Diện tích mặt trạm 3x5m2 Ta sử dụng hệ thống nối đất dạng mạch vòng xung quanh trạm nối tròn đường kính d = 2cm chôn nằm ngang cách đất t = 0,8m t l d Hình 4.1 Hệ thống mạch vòng nối đất Điện trở mạch vòng nối đất: tt K L2 Rt ln 2 L t.d (4-1) đó: ρtt: điện trở suất tính tốn đất hiệu chỉnh theo mùa loại nối đất, ρtt=kmùa.ρđo=1,6.40= 64 Ωm, tra bảng 2.1 trang 12 [5] ta có kmùa=1,6; d : đường kính nối (m); t: độ chơn sâu (m); L: chu vi vòng nối đất, L = × (3 + 5) = 16 m; K: hệ số phụ thuộc vào hình dáng hệ thống nối đất, tra bảng 2.6 trang 18 [5] ta có K = 6,05 Thay số vào ta có: Rt tt K L2 ln 2 L t.d 64 6, 05 �16 ln 7,31Ω > Ω: ta phải đóng thêm 2 �16 0,8 �0, 02 cọc vào hệ thống nối đất * Hệ thống cọc chôn sâu: Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 111 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện ta sử dụng cọc thép góc L 50x50x5 dài 250cm h b t l Hình 4.2 Hệ thống cọc chôn sâu Điện trở hệ thống cọc nối đất tính theo cơng thức sau: Rc ttc � 2l 4t l � ln ln � � 2 l � d 4t l � đó: ρttc: điện trở nối đất cọc xét đến hệ số mùa loại nối đất; l: chiều dài cọc, l = 2,5 m; t: độ chôn sâu, t = h + l/2 = 0,7 + 2,5/2 = 1,95 m ; d: đường kính cọc, d = 0,95.b = 0,95.0,05 = 0,0475 (m) Ta có ρttc=kmùa.ρđo, với kmùa= 1,5 nên ρttc=kmùa.ρđo=1,5.40=60 Ωm Do điện trở nối đất cọc bằng: Rc = ttc � 2l 4t l � ln ln � � 2 l � d 4t l � 60 � �2,5 �1,95 2,5 � ln ln � 19,07 Ω 2 �2,5 � � 0, 0475 �1,95 2,5 � Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 112 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện * Điện trở nối đất toàn trạm: 0,7m 5m 3m 2,5m 2,5m Hình 4.3 Sơ đồ hệ thống nối đất Xác định số cọc: Mạch vòng nối đất có chu vi : L = (3 + 5).2 = 16 m Các cọc dài l = 2,5m, đóng cách khoảng a = 2,5 m L 16 Vậy số cọc cần đóng là: n = = 2,5 �3 = 5,3 6,4 cọc, ta lấy n = a 2,5 �3 a Ta có tỷ số l 2,5 = 11,2 với số cọc n = Tra bảng trang 83 bảng trang 84 [5] ta có hệ số sử dụng cọc : t = 0,42, c = 0,66 Do điện trở nối đất tồn trạm bằng: R HT Rc Rt Rc t n Rt c 19, 07 � 7,31 = 19, 07 � =3,77 < Ω 0, 42 � 7,31 � 0, 66 Vậy ta có RHT = 3,77 Ω < Rđ = Ω Do phương án nối đất đạt yêu cầu kỹ thuật Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 113 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng điện MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI II CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT A DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY B SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 11 III TÍNH CHI PHÍ CỦA PHƯƠNG ÁN III 55 IV TÍNH CHI PHÍ CỦA PHƯƠNG ÁN IV 55 V TÍNH CHI PHÍ CỦA PHƯƠNG ÁN V 56 CHƯƠNG III: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY MẠNG ĐIỆN 57 I YÊU CẦU CHUNG 57 II MÁY BIẾN ÁP TẠI CÁC TRẠM GIẢM ÁP 57 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MẠNG ĐIỆN 63 I CÂN BẰNG CHÍNH XÁC CƠNG SUẤT TRONG CHẾ ĐỘ MAX 63 II CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU 70 III CHẾ ĐỘ SỰ CỐ .73 IV XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA LƯỚI ĐIỆN 77 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ- KĨ THUẬT .89 CỦA MẠNG ĐIỆN .89 I VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 89 II TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN .90 III TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 91 IV TÍNH CHI PHÍ VÀ GIÁ THÀNH 91 PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 94 CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM 95 CHƯƠNG II: CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN .96 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH - KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN 103 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .110 Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc 114 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Viết Phúc HTĐ Vĩnh Phúc Thiết kế mạng điện 115