Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng rất nhiều phương án. Từ vị trí đã cho của các phụ tải, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được lựa chọn trên cơ sở so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật các phương án.
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó.
Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng 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 các phụ tải mới.
Phương án được lựa chọn là phương án đảm bảo độ tin cậy cao, tính kinh tế, tính linh hoạt cần thiết.
Theo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải loại I, cần đảm bảo dự
phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.
Trên cơ sở phân tích đặc điểm các nguồn cung cấp và các phụ tải cũng như vị trí của chúng, ta có thể đưa ra 4 phương án dự kiến như sau:
2.1.1. Phương án 1
Sơ đồ mạng điện của phương án 1 cho trên Hình 2.1.
54km 61km 63km
54km
45km 61km
36km 54km
50km 40km
10+j6,197 MVA
8+j4,957
MVA 7+j4,338
MVA 9+j5,578
MVA
11+j6,817 MVA
9+j5,578 MVA 8+j4,957
MVA
11+j6,817 MVA
1
2 3
4
5
6
A 9
B
7
8 11+j3,583
MVA
Hình 2.1. Sơ đồ mạng điện của phương án 1 2.1.2. Phương án 2
Sơ đồ mạng điện của phương án 2 cho trên Hình 2.2.
61km 63km 54km
45km 61km
54km
50km 40km
10+j6,197 MVA
8+j4,957
MVA 7+j4,338
MVA 9+j5,578
MVA
11+j6,817 MVA
9+j5,578 MVA 8+j4,957
MVA
11+j6,817 MVA
1
2 3
4
5
6
A 9
B
7
8 11+j3,583
MVA 32km
45km
Hình 2.2. Sơ đồ mạng điện của phương án 2 2.1.3. Phương án 3
Sơ đồ mạng điện của phương án 3 cho trên Hình 2.3.
61km 63km
61km 54km
50km 40km
10+j6,197 MVA
8+j4,957
MVA 7+j4,338
MVA 9+j5,578
MVA
11+j6,817 MVA
9+j5,578 MVA 8+j4,957
MVA
11+j6,817 MVA
1
2 3
4
5
6
A 9
B
7
8 11+j3,583
MVA
Hình 2.3. Sơ đồ mạng điện của phương án 3 2.1.4. Phương án 4
Sơ đồ mạng điện của phương án 4 cho trên Hình 2.4.
54km 61km 63km 54km
61km 36km
54km
50km 40km
10+j6,197 MVA
8+j4,957
MVA 7+j4,338
MVA 9+j5,578
MVA
11+j6,817 MVA
9+j5,578 MVA 8+j4,957
MVA
11+j6,817 MVA
1
2 3
4
5
6
A 9
B
7
8 11+j3,583
MVA
Hình 2.4. Sơ đồ mạng điện của phương án 4 2.2. So sánh các phương án về mặt kỹ thuật
Nội dung so sánh các phương án về mặt kỹ thuật bao gồm:
2.2.1. Tính phân bố công suất trên các đoạn đường dây Sử dụng công thức sau: S P jQgi i i (MVA)
Trong đó: Sgi là dòng công suất chạy trên đoạn thứ i;
Pi, Qi là công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn dây thứ i.
2.2.2. Chọn cấp điện áp tải điện cho mạng
Để chọn cấp điện áp tải điện ta dựa vào công thức tương đối chính xác trong phạm vi chiều dài l � 200 km và P � 60 KW của Still, như sau:
Uđm = 4,34� l 16.P (KV) (2.1) Trong đó: l là khoảng cách truyền tải (Km);
P là công suất truyền tải (MW).
2.2.3. Chọn tiết diện dây dẫn
Mạng thiết kế là mạng điện khu vực nên ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế: Jkt.
Chọn loại dõy dẫn truyền tải cho mạng điện là loại dõy nhụm lừi thộp (AC).
Tiết diện tính toán dây dẫn được tính theo công thức sau:
max 2 tt
kt
F I (mm )
= J (2.2)
Trong đó: Imaxlà dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại (A);
Jkt là mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2).
Với đường dây AC và Tmax = 4500h. Từ Bảng 44, trang 295, sách “Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện’’ của tác giả Nguễn Văn Đạm. Ta tra được Jkt = 1,1 (A/mm2).
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức sau:
max 3 max
đm
I S ì10 (A)
n. 3.U
= (2.3)
Trong đó: Uđm là điện áp định mức của mạng điện (KV);
Smax là công suất chạy trên đường dây chế độ phụ tải cực đại (MVA).
Từ tiết diện tính toán (Ftt) ta chọn tiết diện tiêu chuẩn (Ftc) gần nhất. Sau khi đã chọn tiết diện tiêu chuẩn ta cần kiểm tra tiết diện vừa chọn theo điều kiện vầng quang, độ bền cơ và điều kiện phát nóng lúc sự cố.
+ Điều kiện vầng quang: Để đảm bảo không có phát sinh vầng quang thì dây dẫn phải chọn có tiết điện tối thiểu là 70 mm2 (Đối với đường dây AC có điện áp 110 kV, tra từ Bảng 10, trang 268, sách “Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện ’’ của tác giả Nguyễn Văn Đạm).
+ Điều kiện độ bền cơ: Được phối hợp với điều kiện vầng quang, vì vậy nếu đã thỏa mãn điều kiện vầng quang thì thỏa mãn điều kiện độ bền cơ.
+ Điều kiện phát nóng lúc sự cố: Dòng điện chạy trên đường dây lúc sự cố (Isc) phải thỏa mãn điều kiện: Isc � Icp.
Với Isc được tính:
max
sc max
đm
I S 2 ì I
= 3.U = (A) (2.4)
Trong đó: Isc là dòng điện sự cố khi đứt một mạch trong lộ kép;
Icp là dòng điện cho phép tương ứng với các tiết diện tiêu chuẩn của dây dẫn tra trong Bảng 33, trang 288, sách “Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện’’ của tác giả Nguyễn Văn Đạm.
Sau khi xác định tiết điện đường dây trong mạng điện, ta xác định các thông số của dây dẫn đó. Xác định r0, x0, b0: Điện trở tác dụng đơn vị, điện kháng đơn vị, điện dẫn phản kháng đơn vị của dây dẫn được tra từ Bảng 2, 3, 4, trang 256 đến 261, sách“
Những nguyên tắc thiết kế các mạng điện và hệ thống điện’’ của tác giả Nguyễn Văn Đạm. Như vậy thông số của các đường dây tổng hợp ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thông số các dây dẫn
2.2.4. Kiểm tra tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và sự cố Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau:
i i i 2 i i đm
P .R + Q .X
ΔU % ì100
= U (2.5)
Trong đó: Pi (MW), Qi (MVAr) là công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây thứ i;
Ri, Xi (Ω) là điện trở và điện kháng trên đoạn đường dây thứ i;
Uđm (kV) là điện áp định mức của mạng điện.
Đối với đường dây hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây là:
ΔUisc% = 2 ì ΔUibt% (2.6) Lúc làm việc bình thường tổn thất điện áp là tổn thất từ nguồn đến phụ tải xa nhất.
+ Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá (10 – 15)% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá (15 – 20)%, nghĩa là:
ΔUmax bt% = (10 – 15)%;
ΔUmax sc% = (15 – 20)%.
+ Đối với mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áp lớn nhất đến (15 – 20)% trong chế độ phụ tải cực đại khi làm việc bình thường và (20 – 25)% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:
ΔUmax bt% = (15 – 20)%;
ΔUmax sc% = (20 – 25)%.
Đối với tổn thất điện áp như vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải trong các trạm hạ áp.
2.3. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án