CHƯƠNG III CƠ SỞ THIẾT KẾ LỰA CHỌN THÔNG SỐ CẤU TRÚC CỦA CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐÔ THỊ
III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
III.1. Tính toán lựa chọn thống số cấu trúc lưới điện hạ áp đô thị
III.1.1. Lựa chọn thông số cấu trúc lưới hạ áp theo tiêu chuẩn kỹ thuật
:Hép nèi ph©n phèi :TBA ph©n phèi :Đuờng cáp
Hình 3.2
Hình 3.3 C ác chỉ tiêu ỹ thuật để ựa chọn áp k l c :
1. Phát nóng do d g điện lòn àm ệc bvi ình th ường 2. Phát nóng ngắn hạn do dòng điện ngắn mạch
3. Khả năng chịu các tác động cơ học của dòng điện ngắn mạch 4. Tổn thất điện áp ở các chế độ làm việc bình thường và sự cố.
Tuy nhiên với cáp hạ áp (0,38kV), chỉ cần đánh giá thông qua hai chỉ tiêu 1 và 4 do đặc điểm của lưới này là điện áp thấp, dòng tải nhỏ, đường dây hình tia …
a. Lựa chọn chiều dài và thiết diện cáp nhánh:
Các phương án của cáp nhánh:
Bảng 3.1. Các thông số ĐDRN
F1 [mm2] 35 50 70 95 120
rol[Ω/km] 0.554 0.386 0.272 0.206 0.161
Icp[A] 158 198 245 292 344
Kol[Triệu đồng/km] 57.7 80.6 113.1 151.2 189.8 a.1.Kiểm tra theo điều kiện phát nóng do dòng điện làm việc bình thường:
Theo tiêu chuẩn phát nóng dài hạn điều kiện chọn cáp là:
cp dm
max l max
l I
U . 3
I = S ≤ (3.6)
Trong đó
- Ilmax: Dòng i lđ ện àm việc bình thường ớn l nhất xuất hiện ê ĐDRN (A) tr n - Slm : ax Công suất ính to n của t á đường cáp nhánh (VA)
Slmax= l.lkc.σ.Kđt.Kđđ (VA) (3.7) l: Chiều d c ài áp nhánh, trong tínhtoán ấy trung bình l=60m; l
lkc: Chiều dài giữa hai hộp c r áp ẽ nhánh;
Kđđ: Hệ ố s đồng đều của ph tảiụ . Theo giả thiết Kđđ = 1;
Kđt: Hệ ố s đồng thời của phụ tải. Với lưới đô ị Kth đt = 0,8;
Uđm = 380 V.
Icp: Dòng điện làm việc lâu dài cho ph ép (A)
Thay (3.7) v o (3.6), tính toà án và kiểm tra dòng đ ện ớn nhất i l có thể xu t hiện ấ trên các ĐDRN (Với ả thiết l = lgi tb = 60m, lkc = 40m). Kết quả thu được cho trong bảng 3.2. Trong bảng này, dấu “+” c nghĩa là ó loại dây thoả mãn (3.6) và d “-ấu “ c nghĩaó là ôkh ng thoả ãn m .
Bảng 3.2. Kiểm tra phát nóng ài d hạn ĐDRN
σ (VA/m2) Ilmax (A) Thiết diện đường dây rẽ nhánh
1 2.9 + + + + +
10 29.2 + + + + +
20 58.4 + + + + +
30 87.6 + + + + +
40 116.8 + + + + +
50 146.0 + + + + +
V m ới ật độ phụ tải cực đại σmax=50VA/m2, thay vào (3.6), (3.7) ta tính được Ilmax=146A. So sánh ới v Icp ở bảng 3.1 nhận thấy ới l=60m, đ ều kiện v i phát nóng dài hạn đều được thoả ãn ới ọi thi di m v m ết ện tính toán.
a.2. Xác định chiều dài cáp nhánh theo tổn thất điện áp cho phép:
V c ới áp nhánh ngắn, đ ện áp nhỏ, bỏ qua đ ện dung cáp, tổn thất đ ện ápi i i có thể được ính theo c ng th t ô ức:
dm o
dm U
l . r . P U
X . Q R .
U= P + ≈
∆ (3.8)
Trong đó:
P, Q: Công suất ác ụng, c ng suất phản kháng ủa phụ tải W t d ô c (K , KVAR) R, X: Điện tr và i ở đ ện kháng cáp nhánh (Ω).
Đối với cáp nhánh ta có:
P = S.cosφ = l.lkc.σ.Kdt.Kdd.cosφ (W) (3.9) Thay vào (3.8) ta được:
dm dd 0 dt kc 2
cp U
cos . .r K . K . l . l .
U σ ϕ
=
∆ (3.10)
T ừ (3.10) có thể tính được:
σ ϕ
= ∆
cos . r . K . K . l .
U U . I
dd 0 dt kc
dm cp
cp (m) (3.11) Đối với ưới l h ạ thế, tổn thất điện áp cho phép trên các đường dây nhánh
∆Ucp≤1%Uđm. Thay giá Utrị cp≤1%Uđm v ào (3.11) ta tính ra được chiều ài áp d c nhánh theo tổn thất đ ện áp cho phép: l i cp= f(σ,F1) được cho trong bảng 1.6 PL 1
b. Lựa chọn chiều dài và thiết diện cáp trục:
C ác ph ng ươ án ủa c cáp trục (bảng 3): 3.
Bảng 3.3. Thông số ĐDTC
FL [mm2] 120 150 185 240 300
roL[Ω/km] 0.161 0.129 0.106 0.081 0.064
Icp[A] 344 391 448 528 608
KoL[Triệu đồng/km] 189.8 216.8 261.3 325.2 410.7 Căn cứ ào dung lượng ủa v c các TBAPP, dòng đ ện ớn nhất i l có thể xuất hiện
) A ( U I
. N . 3
10 . K S .
I cp
dm lo
3 qt max B max
L = ≤ (3.12)
Trong đó:
ILmax: Dòng i c đ ện ực đại có thể xuất ện trên m hi ột nhánh cáp trục (A);
SBmax: Dung lượng TBAPP (kVA);
Kqt: Hệ ố s á tqu ải của MBAPP, Chọn Kqt=1,3;
Nlộ: Số ộ l cáp trục ra khỏi TBAPP, Nl ộ= (2,4).
Thay các s ố liệu c ầnthiết v ào (3.12) ta thu được k ết quả ở bảng 3.4 Bảng 3.4. Kiểm tra phát nóng ài d hạn ĐDTC
SBmax (kVA ) 160 250 400 630 750 1000
ILmax 2 lộ ra 158 246 395 622 741 988
4 lộ ra 79 123 198 311 371 494
- T cá ừ c bảng 3.3 và bảng 3.4 ta thấy ới ố ộ ra một TBAPP bằng 2 gây ra v s l quá t nải ặng áp ục khi dùng TBAPP lớn. Do đó việc c tr chọn ố ộ ra một s l TBAPP bằng 4 c khả ăng đảm ảo kh ng qó n b ô uá t c ải áp trục.
- H h c ầu ết ác ĐDTC đều thoả mãn đ ều kiện phát óng. Ri ng với ác loại dây i n ê c 120mm2, 150mm2 và 185mm2, khi SBPP= 750kVA v 1000kVA c thể ẽ ịà ó s b quá tải. Tuy nhi n sê ự á t ôqu ải kh ng lớn.
b.1. Xác định chiều dài cáp trục theo tổn thất điện áp cho phép:
Tương tự như ính toán ới áp nhánh, chiều d c t v c ài áp trục được ác định theo x biểu ức: th
ϕ σ
= ∆
cos . r . K . K . l.
U U . . L 2
dd oL dt
dm
Lcp (m) (3.13)
Trong đó:
∆ULcp: Tổn thất điện áp cho phép áp c trục (V), ∆ULcp =4% Uđm; l = 60m (Hệ ố 2 ở ử ố thể hiện đã xem phụ s t s tải là âph n b đều) ố
Thay các s ố liệu v (3ào .13) kết quả thu được là quan hệ L = f(σ,FL) được ác x định trong bảng 1.1 Phụ lục 1.
b.2. Xác định bán kính phục vụ của TBAPP:
Ch c úọn ấu tr c lưới ạ áp ình tia, bán ính phục vụ ủa TBAPP l khoả g h h k c à n
Công suất truyền ải ớn nhất trên ột nhánh đường t l m dây trục chính được ác x định theo biểu thức:
(kVA)
N K S . S
lo qt Bdm
L = (3.14)
Trong đó:
SBPP: Công suất của TBAPP (kVA)
Kqt: Hệ ố s á tqu ải của TBAPP; Trong tính toán l Kấy qt=1,3 Nlo: Số ộ Đ l DTC ra khỏi TBAPP
Mặt khác, công suất truy tảiền lớn nh trên một nhánh đường cáp tr l ất ục ại phụthuộc ật độ ph tải theo quan hệ: m ụ
SL=L’.ltb.Kdt.Kdd. σ (VA) (3.15) Thay (3.15) vào (3.14) ta được:
.10 (m)
. K . K l . . 4
K S . '
L 3
dd dt tb
qt Bdm
= σ (3.16)
Tính chiều ài ĐDTC theo bán k d ính cung cấp đ ện ủa TBAPP từ (3.16), kết i c quả ta thu được quan hệ
L’ = f (σ, SBPP) được cho trong bảng 1.2 Phụ lục 1 c. Lựa chọn số lượng trạm biến áp phân phối:
- S lố ượng TBAPP tính theo công suất TBAPP:
ê
Tr n một diện tích khảo s át D, theo đi ều kiện phát óng ài ạn cho phép, n d h s ố TBAPP c thể ác định theo công suất TBAPP như ó x sau:
qt BPP
3 dt
dd qt BPP
' tt
B K .S
10 . . D . K . K .S
K
N S σ
=
= (3.17)
Trong đó:
Stt: Công suấ ính toánt t c ủa phụ ải t (kVA) trong khu vực khảo sátD (km2) Kqt: Hệ ố s quá tải của TBAPP, Kqt= 1,3
t
σ: Mật độ phụ ải trong khu vực khảo át (VA/m s 2) Kdt, Kdd: Đã định nghĩa.
v cá t và cô
Ứng ới c mật độ phụ ải σ ng suất TBAPP SBPP, thay vào (3.17), ta t h ín được ố TBAPP theo quan hệ N’ s B = f(σ, SBPP). Kết quả cho ởbảng 1.9 Phụ lục 1
- S ố TBAPP tính theo phạm vi cấp điện:
Một cách khác, số TBAPP lại có thể được tính d ựa trên phạm vi c ấp điện c ủa TBAPP theo công thức sau:
.l L . N
10 . N D
lo 6 ''
B = (3.18)
Trong đó:
d à l .
L, l: Chiều ài ĐDTC v ĐDRN đã được ựa chọn Nlộ: Số ộ l trục chính ra khỏi ột m TBAPP.
Thay số liệu êli n quan vào (3.18), kết quả ta thu được quan hệ N’’B = f(σ, SBPP, CE)
Kết quả được cho trong bảng1.10 Phụ lục 1
Để TBAPP kh ng bị quá tô ải, số ượng TBAPP sẽ được chọn như sau: l NB = Max(N’B, N’’B) = f(σ, SBPP, CE) (3.19) So sánh bảng 1.9 Phụ lục 1 và bảng 1.10 Phụ lục 1, ta rút ra số ượng TBAPP l đô thị hợp lý. D thấy rằng s lượng TBAPP đô th hợp lý nễ ố ị ằm ở bảng 1.10 Phụ lục 1.