Tài liệu Thiết kế lưới điện Chương 3 ppt

Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 9 CHƯƠNG III CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ KỸ THUẬT Nguyên tắc chủ yếu của công tác thiết kế là tìm ra phương án tối ưu nhất hợp lý nhất để cung cấp điện năng kinh tế với chất lượng tốt và độ tin cậy cao . Để đạt được mục đích đó trước tiên ta phải lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp bằng cách tiến hành tính toán lựa chọn điện áp làm việc , tiết di ện dây dẫn , các thông số kỹ thuật , kinh tế . Sau đây là một số phương án đi dây . 3. 1 SƠ ĐỒ ĐI DÂY 3. 1. 1 Phương án 1 3. 1. 2 Phương án 2 Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 10 3. 1. 3 Phương án 3 3. 1. 4 Phương án 4 Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 11 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0123456 87 9 10 11 12 13 14 15 16 PT2 PT5 PT1 PT4 PT3 HT NMĐ PT6 PT7 PT8 PT9 3. 1. 5 Phương án 5 Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 12 3. 2 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KỸ THUẬT Ta tiến hành lựa chọn các phương án theo các tiêu chuẩn sau A . Chọn điện áp định mức của mạng điện : Trong thiết kế hệ thống điện , việc lựa chọn điện áp tối ưu cho đường dây tải điện là rất quan trọng . Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế và tính kỹ thuật của mạng điện . Ứng với mỗi công suất phụ tải và độ dài tải điện khác nhau cần có cấp điện áp tải điện t ương ứng cho hiệu quả kinh tế cao nhất . Nếu cùng độ dài thì giá thành đường dây, chi phí vận hành và tổn thất điện năng phụ thuộc vào điện áp và dòng điện. Nếu công suất truyền tải không đổi thì khi điện áp cao, dòng điện sẽ nhỏ và ngược lại. Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xà, sứ cách đi ện phải lớn và ngược lại nếu điện áp nhỏ thì dòng điện sẽ lớn thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn. Từ đó ta thấy có một cấp điện áp tối ưu cho mỗi công suất tải S và độ dài tải điện L. Công thức kinh nghiệm để chọn điện áp vận hành cho mạng đi ện. iii PlU 1634,4 += (KV) Trong đó : U i - điện áp định mức chọn cho mạch thứ i (KV). l i - khoảng cách từ nguồn điện đến phụ tải thứ i (Km). P i - công suất lớn nhất của phụ tải thứ i (MW). B . Chọn tiết diện của dây dẫn F i : Để so sánh các phương án về mặt kỹ thuật ta cần phải tiến hành theo các nội dung sau: + Lựa chọn loại dây dẫn. + Chọn tiết diện dây dẫn. Với các ràng buộc kỹ thuật phải tuân theo khi lựa chọn tiết diện dây dẫn, nếu không lưới điện sẽ không hoạt động được đó là: + Dòng điện lớn nhất cho phép theo điều kiện phát nóng trong chế độ làm việ c bình thường và sự cố. Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 13 + Tổn thất điện áp lớn nhất cho phép trong lưới điện. + Độ bền cơ học của đường dây trên không. + Tổn thất điện năng do vầng quang điện đối với đường dây trên không. + Điều kiện phát nóng khi ngắn mạch đối với đường dây cáp. Nguyên tắ c chung để lựa chọn tiết diện dây dẫn là : Trong các tiết diện dây dẫn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật, chọn dây dẫn cho hiệu quả kinh tế cao nhất. Đối với các loại lưới điện, nguyên tắc trên được áp dụng khác nhau. Dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép ( AC ) đặt trên không với khoảng cách trung bình hình học D tb = 5 m . Thời gian sử dụng công suất cực đại là T max =4500h . Điện áp cao và công suất truyền tải lớn nên tiết diện dây được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế sau đó kiểm tra lại điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang. Với điện áp U ≥ 110kv, tiết diện dây d ẫn cần chọn có F ≥ 70 mm 2 , để tránh tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việc bình thường. Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức : kt kt J I F max = Trong đó : F kt - tiết diện tính toán của dây dẫn (mm 2 ) . J kt - mật độ dòng điện kinh tế (A/mm 2 ) . Dựa vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất T ln =4500h và loại dây đã dự kiến (AC) tra bảng ta được : J kt = 1,1(A/mm 2 ). I max - Giá trị lớn nhất của dòng điện chạy trên đường dây (A). 3 2 max 2 max max max 10. .3.3 Un QP Un S I ii i + == Với : S imax - công suất chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải max ( MVA ). Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 14 n- số mạch trên một đường dây. U đm -điện áp định mức của mạng(110KV). C . Kiểm tra sự phát nóng của dây dẫn khi gặp sư cố nặng nề nhất : I SC < k.I CP Trong đó : I CP : tra trong bảng dựa vào tiết diện F i đã chọn trước đó . I SC : Là dòng điện sự cố trên đoạn đường dây xảy ra sự cố. k : là hệ số hiệu chỉnh dòng điện cho phép khi nhiệt độ môi trường thay đổi so với điều kiện tính toán , ở đây ta giả thiết dây dẫn chọn đã được nhiệt đới hóa theo điều kiện khí hậu nước ta (k = 1) . Ngoài ra các dây dẫn được chọn phải thỏa mãn điều kiện: Độ b ền cơ học : đường dây 110 kV F min ≥ 34 mm 2 Tổn thất vầng quang : đường dây 110 kV F min ≥ 70 mm 2 . D . Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và lúc sự cố : Với điện áp danh định của mạng điện là 110KV ta có thể bỏ qua thành phần ngang của điện áp giáng .Tổn thất điện áp trên các lộ được xác định theo biểu thức: ΔU i % = 100. . 2 Un XQRP iiii ∑ ∑ + (3.2C) Trong đó ΣP i : tổng công suất truyền trên đường dây thứ i, ΣQ i : tổng công suất phản kháng truyền trên đường dây i, R i : điện trở tác dụng của đoạn dây i, X i : điện dẫn phản kháng của đoạn i. n : Số mạch trên một đường dây . Tính tổn thất điện áp khi xảy ra sự cố : Sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt 1 dây (đối với mạch liên thông thì sự cố nặng nề nhất là khi đứt dây gần nguồn cung cấp hơn). Khi đó mạch chỉ còn lại một lộ dây nên R và X sẽ thay đổi. Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 15 Điều kiện để phương án được chấp nhận : Do các phụ tải đều là hộ loại I , và yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường nghĩa là phải dùng máy biến áp điều áp dưới tải nên tổn thất điện áp cho phép như sau : ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ −=Δ −=Δ %)2010(% %)1510(% max max sc bt U U Sau đây là số liệu tính toán cụ thể từng phương án 3. 2. 1 PHƯƠNG ÁN 1 A . Sơ đồ đi dây : 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0123456 87 9 10 11 12 13 14 15 16 PT2 PT5 PT1 PT4 PT3 HT NMĐ PT6 PT7 PT8 PT9 B . Điện áp vận hành lưới : P MW Q MVAR L km U KV HT_1 30 17,80 76,16 102,35 HT_2 25 15,49 90,55 96,12 HT_7 38 19,47 55,90 111,83 HT_8 40 19,37 71,59 115,77 HT_3 61 31,23 50,62 139,00 NM_3 23 11,76 60,42 89,75 NM_4 34 18,35 70,58 107,59 NM_5 28 15,87 87,32 100,41 NM_6 35 16,95 42,43 106,52 NM_9 32 16,39 75,17 105,17 Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 16 Từ bảng ta chọn điện áp định mức vận hành cho toàn mạng là U đm = 110(KV). C . Lựa chọn tiết diện dây dẫn : S MVA L km I max A F tt mm 2 I sc A HT_1 34,88 76,16 91,55 83,22 183,09 HT_2 29,41 90,55 77,19 70,17 154,37 HT_7 42,70 55,90 112,05 101,86 224,10 HT_8 44,44 71,59 116,64 106,03 233,27 HT_3 68,48 50,62 179,72 163,38 359,44 NM_3 25,79 60,42 67,67 61,52 135,34 NM_4 38,64 70,58 101,39 92,18 202,79 NM_5 32,18 87,32 84,46 76,78 168,92 NM_6 38,89 42,43 102,06 92,78 204,11 NM_9 35,96 75,17 188,72 171,56 377,43 Tra số liệu bảng 1.2 trang 196-197 _ Nguyễn Văn Đạm Mạng lưới điện , NXBKHKT, Hà Nội 2002. Ta có bảng (Với R = r 0 . l , X = x 0 . l ) : L km n Dây dẫn I cp A r 0 Ω /km x 0 Ω /km R Ω X Ω HT_1 76,16 2 AC-95 330 0,33 0,429 25,13 32,67 HT_2 90,55 2 AC-70 265 0,46 0,440 41,65 39,84 HT_7 55,90 2 AC-95 330 0,33 0,429 18,45 23,98 HT_8 71,59 2 AC-95 330 0,33 0,429 23,62 30,71 HT_3 50,62 2 AC-185 510 0,17 0,409 8,61 20,70 NM_3 60,42 2 AC-70 265 0,46 0,440 27,79 26,58 NM_4 70,58 2 AC-95 330 0,33 0,429 23,29 30,28 NM_5 87,32 2 AC-70 265 0,46 0,440 40,17 38,42 NM_6 42,43 2 AC-95 330 0,33 0,429 14,00 18,20 NM_9 75,17 1 AC-185 510 0,17 0,409 12,78 30,74 D .Tổn thất điện áp lúc vận hành và khi sự cố : P MW Q MVAr L km Δ U bt % Δ U sc % HT_1 30 17,80 76,16 5,52 11,04 HT_2 25 15,49 90,55 6,85 13,71 HT_7 38 19,47 55,90 4,83 9,65 HT_8 40 19,37 71,59 6,36 12,73 HT_3 61 31,23 50,62 4,84 9,68 NM_3 23 11,76 60,42 3,93 7,85 Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 17 NM_4 34 18,35 70,58 5,57 11,14 NM_5 28 15,87 87,32 7,17 14,33 NM_6 35 16,95 42,43 3,30 6,60 NM_9 32 16,39 75,17 7,55 15,09 Kết luận : Phương án trên đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật . 3. 2. 2 PHƯƠNG ÁN 2 A . Sơ đồ đi dây : 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0123456 87 9 10 11 12 13 14 15 16 PT2 PT5 PT1 PT4 PT3 HT NMĐ PT6 PT7 PT8 PT9 B . Điện áp vận hành lưới : P MW Q MVAR L km U KV HT_1 55,00 33,29 76,16 134,20 1_2 25,00 15,49 42,72 91,32 HT_7 38,00 19,47 55,90 111,83 HT_8 40,00 19,37 71,59 115,77 HT_3 60,95 31,23 50,62 139,00 NM_3 22,95 11,76 60,42 89,75 NM_4 34,00 18,35 70,58 107,59 NM_5 28,00 15,87 87,32 100,41 NM_6 35,00 16,95 42,43 106,52 Thiết kế lưới điện Chương 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------- -------------------------------------------- 18 NM_9 32,00 16,39 75,17 105,17 Từ bảng ta chọn điện áp định mức vận hành cho toàn mạng là U đm = 110( KV ) C . Lựa chọn tiết diện dây dẫn : S MVA L km I max A F tt mm 2 I sc A HT_1 64,29 76,16 168,72 153,38 337,44 1_2 29,41 42,72 77,18 70,16 154,36 HT_7 42,70 55,90 112,05 101,86 224,10 HT_8 44,44 71,59 116,64 106,03 233,27 HT_3 68,49 50,62 179,73 163,39 359,45 NM_3 25,79 60,42 67,67 61,52 135,34 NM_4 38,64 70,58 101,39 92,18 202,79 NM_5 32,18 87,32 84,46 76,78 168,92 NM_6 38,89 42,43 102,06 92,78 204,11 NM_9 35,96 75,17 188,72 171,56 377,43 Tra số liệu bảng 1.2 trang 196-197 _ Nguyễn Văn Đạm Mạng lưới điện , NXBKHKT, Hà Nội 2002. Ta có bảng (Với R = r 0 . l , X = x 0 . l ) : L km n Dây dẫn I cp A r 0 Ω /km x 0 Ω /km R Ω X Ω HT_1 76,16 2 AC-150 330 0,21 0,416 15,99 31,68 1_2 42,72 2 AC-70 265 0,46 0,440 19,65 18,80 HT_7 55,90 2 AC-95 330 0,33 0,429 18,45 23,98 HT_8 71,59 2 AC-95 330 0,33 0,429 23,62 30,71 HT_3 50,62 2 AC-185 510 0,17 0,409 8,61 20,70 NM_3 60,42 2 AC-70 265 0,46 0,440 27,79 26,58 NM_4 70,58 2 AC-95 330,00 0,33 0,429 23,29 30,28 NM_5 87,32 2 AC-70 265,00 0,46 0,440 40,17 38,42 NM_6 42,43 2 AC-95 330 0,33 0,429 14,00 18,20 NM_9 75,17 1 AC-185 510 0,17 0,409 12,78 30,74 D . Tổn thất điện áp lúc vận hành và khi sự cố : P MW Q MVAr L km Δ U bt % Δ U sc % HT_1 55,00 33,29 76,16 7,99 15,99 1_2 25,00 15,49 42,72 3,23 6,47 HT_7 38,00 19,47 55,90 4,83 9,65 HT_8 40,00 19,37 71,59 6,36 12,73 [...]... 5,52 6,85 11,04 13, 71 - 20 Thiết kế lưới điện Chương 3 -78 40 61 23 62 34 67 32 HT_7 7_8 HT _3 NM _3 NM_5 5_4 NM_6 6_9 38 ,84 19 ,37 31 , 23 11,76 34 ,22 18 ,35 33 ,34 16 ,39 55,90 44,72 50,62 60,42 70,58 49,24 42, 43 56,57 6, 73 3,98 4,84 3, 93 7,16 3, 88 6 ,38 5,68 13, 46 7,95 9,68 7,85 14 ,31 7,77 12,77 11 ,36 Kết luận : Phương.. .Thiết kế lưới điện Chương 3 -HT _3 NM _3 NM_4 NM_5 NM_6 NM_9 60,95 22,95 34 ,00 28,00 35 ,00 32 ,00 31 , 23 11,76 18 ,35 15,87 16,95 16 ,39 50,62 60,42 70,58 87 ,32 42, 43 75,17 4,84 3, 93 5,57 7,17 3, 30 7,55 9,68 7,85 11,14 14 ,33 6,60 15,09 Kết luận : Phương án trên đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật 3 2 3 PHƯƠNG ÁN 3 A Sơ đồ đi dây : B Điện áp vận hành lưới :... Thiết kế lưới điện Chương 3 -D Tổn thất điện áp lúc vận hành và khi sự cố : P HT_1 1_2 HT_7 7_8 HT _3 NM _3 NM_4 NM_5 NM_6 NM_9 Q L Ubt Usc 55,00 25,00 78,00 40,00 60,95 22,95 34 ,00 28,00 35 ,00 32 ,00 33 ,29 15,49 38 ,84 19 ,37 31 , 23 11,76 18 ,35 15,87 16,95 16 ,39 76,16 42,72 55,90 44,72 50,62 60,42 70,58 87 ,32 42, 43 75,17 7,99 3, 23 6, 73 3,98 4,84 3, 93 5,57... U KV HT_1 30 17,80 76,16 102 ,35 HT_2 25 15,49 90,55 96,12 HT_7 78 38 ,84 55,90 156,72 7_8 40 19 ,37 44,72 1 13, 57 HT _3 61 31 , 23 50,62 139 ,00 NM _3 23 11,75 60,42 89,75 NM_5 62 34 ,22 70,58 141,47 5_4 34 18 ,35 49,24 105,71 - 19 Thiết kế lưới điện Chương 3 -NM_6 67 33 ,34 42, 43 144,88 6_9 32 16 ,39 56,57 1 03, 49 Từ bảng... HT_8 HT _3 NM _3 NM_4 NM_5 NM_6 NM_9 55,90 44,72 71,59 50,62 60,42 70,58 87 ,32 42, 43 75,17 1 1 1 2 2 2 2 2 1 AC-95 AC-70 AC-95 AC-185 AC-70 AC-95 AC-70 AC-95 AC-185 33 0 265 33 0 510 265 33 0 265 33 0 510 0 ,33 0,46 0 ,33 0,17 0,46 0 ,33 0,46 0 ,33 0,17 0,429 0,440 0,429 0,409 0,440 0,429 0,440 0,429 0,409 18,45 20,57 23, 62 8,61 27,79 23, 29 40,17 14,00 12,78 23, 98 19,68 30 ,71 20,70 26,58 30 ,28 38 ,42 18,20 30 ,74... bảng số liệu sau: Isc Ftt S L I max A mm2 A MVA km HT_1 34 ,88 76,16 HT_2 29,41 90,55 HT_7 47 ,31 55,90 91,55 83, 22 1 83, 09 77,19 70,17 154 ,37 124,15 112,86 248,29 7_8 7,48 44,72 19, 63 17,85 39 ,27 HT_8 39 , 83 71,59 104,52 95,02 209,05 HT _3 68,48 50,62 179,72 1 63, 38 35 9,44 NM _3 25,79 60,42 67,67 61,52 135 ,34 NM_4 38 ,64 70,58 101 ,39 92,18 202,79 NM_5 32 ,18 87 ,32 84,46 76,78 168,92 NM_6 38 ,89 42, 43 102,06... 3 2 4 PHƯƠNG ÁN 4 A Sơ đồ đi dây : B Điện áp vận hành lưới : P MW Q MVAR L km U KV HT_1 55,00 33 ,29 76,16 134 ,20 1_2 25,00 15,49 42,72 91 ,32 HT_7 78,00 38 ,84 55,90 156,72 7_8 40,00 19 ,37 44,72 1 13, 57 - 21 Thiết kế lưới điện Chương 3 -HT _3 60,95 31 , 23 50,62 139 ,00 NM _3 22,95 11,76 60,42 89,75 NM_4 34 ,00 18 ,35 ... - 24 Thiết kế lưới điện Chương 3 -7_8 6,58 3, 56 44,72 53, 15 HT_8 35 ,71 17,64 71,59 110,05 HT _3 60,95 31 , 23 50,62 139 ,00 NM _3 22,95 11,76 60,42 89,75 NM_4 34 ,00 18 ,35 70,58 107,59 NM_5 28,00 15,87 87 ,32 100,41 NM_6 35 ,00 16,95 42, 43 106,52 NM_9 32 ,00 16 ,39 75,17 105,17 Từ bảng ta chọn điện áp định mức vận hành cho toàn mạng... /km AC-150 33 0 2 AC-70 265 Ω HT_7 55,90 2 AC-185 510 0,17 0,409 9,50 22,86 7_8 44,72 2 AC-95 33 0 0 ,33 0,429 14,76 19,18 HT _3 50,62 2 AC-185 510 0,17 0,409 8,61 20,70 NM _3 60,42 2 AC-70 265 0,46 0,440 27,79 26,58 NM_4 70,58 2 AC-95 33 0 0 ,33 0,429 23, 29 30 ,28 NM_5 87 ,32 2 AC-70 265 0,46 0,440 40,17 38 ,42 NM_6 42, 43 2 AC-95 33 0 0 ,33 0,429 14,00 18,20 NM_9 75,17 1 AC-185 510 0,17 0,409 12,78 30 ,74 ... cp A Ω /km r0 33 0 265 510 33 0 510 265 510 33 0 33 0 510 0 ,33 0,46 0,17 0 ,33 0,17 0,46 0,17 0 ,33 0 ,33 0,17 R X Ω Ω 25, 13 41,65 9,50 14,76 8,61 27,79 12,00 16,25 14,00 9,62 32 ,67 39 ,84 22,86 19,18 20,70 26,58 28,87 21,12 18,20 23, 14 x0 Ω /km 0,429 0,440 0,409 0,429 0,409 0,440 0,409 0,429 0,429 0,409 D Tổn thất điện áp lúc vận hành và khi sự cố : P MW HT_1 HT_2 Q MVAr L km Δ Ubt % Δ Usc % 30 25 17,80 15,49 . AC-95 33 0 0 ,33 0,429 25, 13 32,67 HT_2 90,55 2 AC-70 265 0,46 0,440 41,65 39 ,84 HT_7 55,90 2 AC-95 33 0 0 ,33 0,429 18,45 23, 98 HT_8 71,59 2 AC-95 33 0 0 ,33 0,429. 55,00 33 ,29 76,16 7,99 15,99 1_2 25,00 15,49 42,72 3, 23 6,47 HT_7 38 ,00 19,47 55,90 4, 83 9,65 HT_8 40,00 19 ,37 71,59 6 ,36 12, 73 Thiết kế lưới điện Chương 3