Đồ án Nghiên cứu lưới điện

Lời nói đầu Trong sự nghiệp công nghiệp hoá- hiện đại hoá đưa đất nước ta đến năm 2020 trở thành một nước cơ bản là nước công nghiệp. Ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp sản xuất điện năng nói riêng đóng vai trò quan trọng. Điện năng là nhu cầu thiết yếu của các ngành công nghiệp cũng như đời sống sinh hoạt hằng ngày của nhân dân. Để có nền kinh tế phát triển, đời sống càng ngày được cải thiện thì điện năng là một mặt hàng không thể thiếu được vì vậy việc phát triển nguồn điện là hết sức cần thiết. Trong một số năm vừa qua cũng như những năm tiếp theo, Nhà nước cùng với ngành điện đã và đang mở rộng, lắp đặt nhiều dây chuyền sản xuất điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đai hoá đất nược và đời sống sinh hoạt của nhân dân. Trong vài thập kỷ qua, do các ngành khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, nhất là khoa học công nghệ thông tin. Máy tính và kỹ thuật vi xử lý đã được ứng dụng rộng rãi vào tất cả các ngành công nghiệp, kinh tế, đời sống xã hội. Ngành điện cũng không nằm ngoài xu thế tất yếu đó. Ngày nay trên thế giới,hệ thống điện đã phát triển theo con đường tập trung hóa sản xuất điện năng trên cơ sở những nhà máy lớn hợp nhất các hệ thống năng lượng vì vậy mỗi chúng ta phải học hỏi,trau dồi kiến thức khoa học kỹ thuật góp phần đưa nghành hệ thống điện ta có thể theo kịp tốc độ phát triển trên toàn thế giới. Trong hệ thống điện của nước ta hiện nay,quá trình phát triển phụ tạo,gia tăng rất nhanh.Do vậy việc qui hoạch thiết kế mới và phát triển mạng điện đây là vấn đề cần được quan tâm của nghành điện nói riêng và của cả nước nói chung. Đồ án môn học “Lưới điện”là một sự tập dượt lớn cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện.Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất,truyền tải và phân phối điện năng. Sau hơn 2 năm học tập tại trường đại học điện lực được các thầy cô giáo tạo điều kiện thuận lợi cho em làm đồ án môn học.Đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy chủ nhiệm PGS-TS Phạm Văn Hòa, đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành.Vì đây là lần đầu tiên em làm quen với đồ án ,kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót .Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa ,nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên : Hoàng Văn Ninh Phần I –Thiết kế lưới điện khu vực Chương 1 : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT , XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN: 1.1.Phân tích nguồn và phụ tải: 1.1.1. Các số liệu nguồn cung cấp và phụ tải: a. Những số liệu về nguồn cung cấp: Nguồn A là thanh cái cao áp trạm tăng áp của nhà máy điện.Điện áp duy trì trên thanh cái cao áp:Khi phụ tải cực tiểu UA=1,05Uđm ,khi phụ tải cực đại UA=1,1Uđm ,khi sự cố nặng nề UA=1,1Uđm Nguồn A luôn đáp ứng công suất vô cùng lớn ( 1ô = 10 x 10 km ). Hình 1.1 –. Sơ đồ mặt bằng vị trí nguồn điện và các phụ tải : b. Bảng số liệu phụ tải TT Max Min Loại hộ P (MW) Q (MWAr) P(MW) Q(MVAr) 1 45 27,9 31,5 19,53 1 2 40 24,8 28 17,36 2 3 35 21,7 24,5 15,19 1 4 30 18,6 21 13,02 2 5 30 18,6 21 13,02 1 6 25 15,5 17,5 10,85 2 205 127,1 143,5 88,97 Bảng 1.1-Số liệu các phụ tải của lưới điện thiết kế 1.1.2.Phân tích nguồn và phụ tải Nhiệm vụ của thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân tích các giải pháp ,phương án để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải với chi phí nhỏ nhất nhưng không hạn chế độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng. Để chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao – Kỹ thuật cao nhất. a. Nguồn điện Trong phạm vi đề tài này nguồn điện A được lấy từ thanh cái cao áp của nhà máy.Nó luôn đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. Điện áp được lấy từ thanh cái cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện.Và điện được chuyển tải bằng các mạng điện trên không tới các hộ tiêu thụ và luôn được cung cấp đầy đủ với mọi cấp điện áp. b. Phụ tải Các phụ tải có thể được phân thành 3 loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện năng liên tục. Hộ loại I:Bao gồm các phụ tải quan trọng nhất ,khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ làm hỏng các thiết bị đắt tiền phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất ,gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân gây ảnh hưởng không tốt về chính trị ngoại giao.Theo yêu cầu và độ tin cậy cung cấp điện nên các phụ tải loại I phải được cung cấp điện từ 2 nguồn độc lập ,thời gian ngừng cung cấp điện cho các phụ tải loại I chỉ được phép trong khoảng thời gian đóng tự động nguồn dự trữ.Đường dây cung cấp điện cho phụ tải loại I phải là dây kép hoặc mạch vòng. Hộ loại II: Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng đối với các phụ tải này việc mất điện chỉ gây thiêt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất giảm sút về số lượng sản phẩm máy móc và công nhân phải ngừng làm việc,phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số người dân.Do vậy mức đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho các phụ tải này phải dựa trên yêu cầu củ kinh tế song đa số các trường hợp người ta thường cung cấp bằng đường dây đơn. Hộ loại III:Bao gồm các phụ tải không mấy quan trọng nghĩa là các phụ tải mà việc mất điện không gây ra những hậu quả quá nghiêm trọng.Do vậy hộ phụ tải loại này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sữa chữa sự cố hay thay thế phần hư hỏng của mạng điện nhưng không quá 1 ngày. 1.2 Tính toán cân bằng công suất 1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng: Phương trình cân bằng: Ptrạm = m∑Pptj +∑∆Pmạng (1) Trong đó: + Ptrạm : công suất tác dụng của trạm + m∑Pptj: tổng công suất tác dụng của các phụ tải . + ∑∆Pmạng: tổn hao trên đường dây và máy biến áp bằng khoảng 5%m∑ Pptj + m=1:là hệ số đồng thời. Thay số liệu từ bảng (1.1) vào biểu thức (1) ta được: Khi phụ tải max: Ptrạm=(1+0,05)* m∑Pptj=1,05* m∑Pptj=1,05*205=215,25(MW) (*) 1.2.2.Cân bằng công suất phản kháng và bù công suất cưỡng bức: Như ta đã biết, chế độ vận hành ổn định chỉ có thể tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số bình thường trong hệ thống điện, nhưng muốn giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, và ngược lại nếu thiếu cống suất phản kháng, điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp phải tiến hành cân bằng công suất phản kháng. Phương trình cân bằng : QTrạm + Q∑bù =m∑QPt + ∑QMBA Ptrạmtgφht+Q∑bù=m ∑Pptj*tgφj+ ∑QMBA (2) Trong đó: + QTrạm : là công suất phản kháng do hệ thống cung cấp: Từ : cos φHt = 0,85 => tg φ Ht = 0,62 + m∑QPt : là tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ có tính đến hệ số đồng thời m = 1. + ∑QMBA :tổng tổn thất công suất trong máy biến áp và bằng khoảng 15% m ∑Pptj*tgφj Từ : cosφj=0,85 => tgφj=0,62 + Q∑bù là tổng công suất phản kháng, cần đặt bù vào lưới để đảm bảo cân bằng công suất chung. Nếu Q∑bù có giá trị âm thì không phải bù sơ bộ, ngược lại, nếu có giá trị dương thì cần đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ. Từ biểu thức (2) ta được : Khi phụ tải max: Ptrạmtgφht+Q∑bù=(1+0,15)* m ∑Pptj*tgφ =1,15*1* ∑Qptj => Q∑bù=1,15* ∑Qptj - Ptrạmtgφh=1,15*127,1 – 215,25*0,62 =12,71 (MVAr) Bảng bù công suất cưỡng bức: Phụ tải Qbù P Qmới cosφmới 1 6,71 45 21,19 0,905 2 6 40 18,8 0,905 Bảng công suất các phụ tải sau khi bù cưỡng bức là: Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Pi 45 40 35 30 30 25 Qi 21,19 18,8 21,7 18,6 18,6 15,5 1.3 Xây dựng các phương án nối dây 1.3.1Xây dựng các phương án nối dây a. Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện Các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối điện vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầucủa các hộ tiêu thụ,thuận tiện và an toàn trong vận hành,khả năng phát triển trong tương laivà tiếp nhận các phụ tải mới.Các hộ phụ tải loại (I) được cấp điện bằng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng,các hộ phụ tải loại (II) được cấp điện bằng đường dây một mạch. Các yêu cầu chính đối với mạng điện: - Cung cấp điện liên tục - Đảm bảo chất lượng điện năng - Đảm bảo thuận lợi cho thi công ,vận hành và tính linh hoạt cao -Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị -Đảm bảo kinh tế Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn điện A và các hộ phụ tải cũng như vị trí địa lý của chúng ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau: Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 Phương án 5 1.3.2 Phân tích giữ lại 2 phương án để tính toán tiếp Phương án 1: Ưu điểm: - Vốn đầu tư ít ,đảm bảo mức độ an toàn ,liên tục cung cấp điện -Ít khả năng phải tăng tiết diện để chống tổn thất vầng quang ,đảm bảo sức bền cơ giới. Nhược điểm : - Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ rơle phức tạp hơn -Tổn thất điện áp lúc sự cố tương đối cao Phương án 2 : Ưu điểm: - Mức độ lơi dụng kim loại màu cao hơn so với hình tia vì ở đây tận dụng được khả năng tải điện của đường dây dẫn. - Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây. Nhược điểm: - Vì khoảng cách dẫn điện từ nguồn tới phụ tải thứ 2 tương đối xa nên tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện áp lớn. -Khả năng phát sinh sự cố mất điện là tương đối lớn vì sự cố ở đoạn đường này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến đoạn đường kia. Phương án 4 : Ưu điểm: - Tổng chiều dài đường dây nhỏ nên nên vốn đầu tư xây dựng mạng điện có thể ít hơn hình tia - Việc tổ chức thi công thuận lợi khối lượng kim loại màu ít hơn mạng điện hình tia. Nhược điểm : - Vì khoảng cách dẫn điện từ nguồn tới phụ tải thứ 2 tương đối xa nên tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện áp lớn. -Mô hình xây dựng trạm phức tạp tốn nhiều thiết bị - Khả năng phát sinih sự cố mất điện tương đối lớn Phương án 5: Ưu điểm: - Khả năng xảy ra sự cố mất điện là tương đối ít -Có khả năng sử dụng thiết bị đơn giản rẻ tiền,thiết bị bảo vệ rơle đơn giản Nhược điểm: -Công tác thăm dò khảo sát phức tạp hơn vì diện tích trải rộng -Để đảm bảo điều kiện vầng quang nhiều truờng hợp phải tăng tiết Chương 2:TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT ,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 2.1. Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp 2.1.1. Tính toán phân bố công suất sơ bộ Phân bố lại công suất cho từng đoạn đường dây không xét đến tổn thất 2.1.2 . Chọn cấp điện áp a.Nguyên tắc chọn Điện áp định mức của mạng điện ảnh hướng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật,cũng như các dặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố:công suất của phụ tải,khoảng cách giữa các phụ tải,các nguồn cung cấp điện và sơ đồ mạng điên. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện. b.Chọn điện áp vận hành Áp dụng công thức Still : Trong đó: Li: khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i ;(Km) Pi :Công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i ;(MW) Ui :Điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i ; (kV) Nếu lộ đơn : n=1 ; lộ kép: n=2 ; 2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép(AC) ,loại dây này dẫn điện tốt lại đảm bảo được độ bền cơ ,do đó được sử dụng rộng rải trong thực tế.Vì mạng điện thiết kế là mạng 110 (KV) có chiều dài lớn nên tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh tế Tiết diện kinh tế được tính theo công thức : Trong đó : + Fi : Là tiết diện dây dẫn của đoạn đường dây thứ i ; (mm2) + :Là dòng điện chạy trên đoạn đường dây thứ i khi phụ tải cực đại (A) Jkt :Là mật độ dòng điện kinh tế ,nó phụ thuộc vào thời gian công suất lớn nhất (Tmax) và loại dây dẫn (A/mm2).Theo đầu bài cho: Jkt =1,1( A/mm2) Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: Trong đó: Nếu lộ đơn : n=1 ; lộ kép : n=2 ; Uđm :điện áp định mức của mạng điện ; kV ; 2.2.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang và phát nóng Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết diên tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ bền cơ của đường dây và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước ,sau sự cố. -Đối với đường dây 110 kV để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F³ 70 mm2. -Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về vầng quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra điều kiện này. -Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau: Icb ≤ k1*k2* Icp Trong đó: Icb : dòng điện chạy trên đường dây : Ở chế độ làm việc bình thường: Icb = , chế độ sự cố :Icb = 2(lộ kép), Icp :dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. k1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k1===0,88 k2 :hiệu chỉnh theo hiệh ứng gần; cho bằng k2=1 2.2.3 Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng Tổn thất điện áp: 100 Trong đó: R= (r0i*li)/n ; X= (x0i*li)/n n = 1: nếu lộ đơn ; n = 2 :nếu lộ kép Tổn thất công suất: (MVA) Tổn thất công suất tác dụng: (MW) 2.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu Trên thực tế việc quyết định chọn bất kỳ một phương án thiết kế nào của hệ thống điện đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế -kỹ thuật.Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là chi phí tính toán hàng năm phải bé nhất. Trong 2 phương án đã chọn đều thõa mãn các chỉ tiêu về kỹ thuật nên ta phải so sánh 2 phương án về mặt kinh tế để chọn một phương án tối ưu.Vì 2 phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức,do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm biến áp.Và coi 2 phương án đều có số lượng các máy biến áp,máy cắt,dao cách ly và các thiết bị khác trong trạm là như nhau. Hàm chi phí tính toán: Z = atc* Vd + ΔA * c Trong đó: + atc là hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn, lấy atc= 0,125. + Vd vốn đầu tư xây dựng trạm điện, chỉ tính đến vốn xây dựng đường dây: Vd = ∑Vi = Ci * li. Ci vốn đầu tư xây dựng 1Km dây đơn thứ i (đ/Km). Nếu là dây kép thì chi phí xây dựng 1km đường dây bằng 1,6 lần chi phí xây dựng 1 Km đường dây đơn cùng loại ( đ/Km). + li chiều dài đoạn đường dây thứ i (Km). + ΔA tổn thất điện năng hàng năm của mạng điện (KWh). Với = (0,124 + 10-4 * Tmax)2 * 8760 _được gọi là thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Thay Tmax = 5000h, ta tính được có giá trị như sau: = ( 0,124 + 10-4 * 5000)2 * 8760 = 3410,934 (h) + c: giá thành 1 kw điện năng bị tổn thất, c = 700 đ/KWh TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN A – PHƯƠNG ÁN 1 I-A:Phân bố công suất sơ bộ : SA1 = = 38,88+j19,75 (MVA) S13 = S1 - SA1= (45 -38,88) + j(21,19 – 19,75) =6,12 + j1,44 (MVA) SA3 = S3 + S13 =(35 + 6,12) + j(21,7+1,44) =41,12 + j23,14 (MVA) SA5= S2 +S5 =(40 +30) + j(18,8 + 18,6) =70 + j 37,4 (MVA) S2 =40 + j18,8 (MVA) ; S4 = 30 + j18,6 (MVA) ; S6 = 25 + j15,5 (MVA) II-A :Chọn cấp điện áp Điện áp trên đoạn đường dây A-5 là: =106,75 (kV) Điện áp trên đoạn đường dây A-4 là : = 99,205 (kV) Tính toán tương tự với các đoạn dây còn lại ta có kết quả trong bảng sau: Nhánh A-1 1-3 A-3 A-4 A-6 A-5 5-2 Chiều dài ( Km ) 40 42,5 31,5 42,5 40 45 40 Công suất ( MW ) 38,88 6,12 41,12 30 25 70 40 n 1 1 1 1 1 2 1 Unh ( KV ) 111,67 51,43 113,95 99,205 91,04 106,75 113,17 Dựa vào kết quả tính toán của bảng trên có thể rút ra kết luận :Chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là: Uđm = 110 (kV) III-A.Chọn tiết diện dây dẫn cho từng đoạn dây kiểm tra điều kiện vầng quang ,phát nóng ,tổn thất điện áp và tốn thất công suất Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn đường dây A-1 Dòng công suất cực đại chạy đoạn đường dây là: Smax =SA-1=(38,88 + j19,75) (MVA) Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: Tiết diện dây dẫn: Tra bảng chọn tiết diện gần nhất :AC -240 (TK2) =>Thỏa mãn điều kiện vầng quang  Kiểm tra điều kiện phát nóng Lúc bình thường với phụ tải max Khi đó = 247,65 (A).Dây AC-240 đặt ngoài trời có Icp = 605 (A) Ta thấy = 247,65(A) k1*k2*Icp=1*0,88*605=532,4(A) =>Đạt yêu cầu Lúc sự cố:sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 đường dây Khi đó Ta thấy : = 476,43 k1*k2*Icp = 532,4 A => đạt yêu cầu . Vậy ta chọn dây AC- 240 Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn đường dây A-3 Dòng công suất cực đại chạy đoạn đường dây là: Smax =SA-3=(41,12 + j23,14) (MVA) Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại: = Tiết diện dây dẫn: FA-3≥ = Tra bảng chọn tiết diện gần nhất AC -240 (TK2) =>Thỏa mãn điều kiện vầng quang Kiểm tra điều kiện phát nóng Lúc bình thường với phụ tải max Khi đó : = 247,65 (A).Dây AC-240 đặt ngoài trời có Icp =605(A) Ta thấy : =247,65(A) k1*k2*Icp=1*0,88*605=532,4(A) =>Đạt yêu cầu Lúc sự cố:sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 đường dây Khi đó Ta thấy : =476,43 k1*k2*Icp = 532,4 A => đạt yêu cầu . Vậy ta chọn dây AC- 240 Chọn tiết diện dây cho đoạn đường dây 1-3 Dòng công suất cực chạy trên đường dây: Smax 1-3=6,12+j 1,44 (MVA) Dòng điện làm việc cực đại chạy trên đường dây 1-3 là: Tra bảng chọn tiết diện gần nhất nhưng để đảm bảo điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng ta chọn : AC -95 Kiểm tra điều kiện phát nóng : Lúc bình thường với phụ tải max: Khi đó = 32,998 (A). Dây AC-95 đặt ngoài trời có Icp = 330 (A) Ta thấy =32,998(A) k1*k2*Icp=1*0,88*330 = 290,4 (A) =>Đảm bảo yêu cầu Lúc sự cố:sự cố nặng nề nhất là khi đứt đường dây 1-3 Khi đó Ta thấy : =261,064 k1*k2*Icp = 290,4 (A) => đảm bảo yêu cầu . Vậy ta chọn dây AC- 95 cho các đoạn đường dây 1-3. Tổn thất điện áp không xét đến tổn thất công suất : Dây AC -240 có : r0A-1 = r0A-3 = 0,131( ) ; x0A-1 = x0A-3 = 0,401 ( ) ; Dây AC -95 có :r01-3=0,33 ( ) ; x0A-1 = 0,429 ( ) Ta có RA-1 = r0A-1*lA-1 = 0,131*40 = 5,24 ( ) XA-1 = x0A-1*lA-1 = 0,401*40 = 16,04 ( ) RA-3 = r0A-3*lA-3 = 0,131*31,5 = 4,126 ( ) XA-3 = x0A-3*lA-3 = 0,401*31,5 = 12,631 ( ) R1-3 = r01-3*l1-3 = 0,33*42,5 = 14,025 ( ) X1-3 = x01-3*l1-3 = 0,429*42,5 = 18,233 ( ) Lúc sự cố Hỏng A-1 : Hỏng A-3 : Hỏng 1-3: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: A-1: DPA-1= A-3: DPA-3= 1-3: DP1-3= Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-5-2 Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-5 : Dòng công suất cực đại chạy trên đường dây A-5 là : SA-5 = S2+S5 =( 40+30)+j(18,8 + 18,6 ) = 70+ j37,4 ( MVA) Dòng điện làm viêc cực đại chạy trên đoạn đường dây : = => FA-5 ≥ = Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC -185 ( TK1) =>đảm bảo điều kiện vầng quang Kiểm ta điều kiện phát nóng : Khi bình thường với phụ tải max khi đó .Dây AC-185 đặt ngoài trời có Icp = 510 A ( TK1) Ta thấy : = 208,28 (A) < k1*k2*Icp = 0,88*1*510=448,8 A Sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch khi đó dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn là : = 2* = 2*208,28 = 416,56 ( A ) Ta thấy =416,56 (A) < k1*k2*Icp = 448,8 ( A ) Vậy dây dẫn dảm bảo yêu cầu : Chọn dây AC -185 . Chọn dây dẫn cho đường dây 5-2 : Công suất cực đai chạy trên đoạn dây là : S5-2= 40 +j 18 ,8 ( MVA) Dòng điện cực đại chạy trên đó là : = F5-2≥ = Chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là : AC -185(TK1) => Đảm bảo điều kiện vầng quang Kiểm tra điều kiện phát nóng : Do là đường dây đơn nên dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây dẫn khi phụ tải max là : = 231,977 A . Dây AC-240 đặt ngoài trời có Icp = 510 (A ) (TK1) Ta thấy = 231,977 (A ) < k1*k2*Icp = 448,8 (A ) Vậy đảm bảo yêu cầu.Ta chọn dây AC- 185 Tổn thất điện áp không xét đến tổn thất công suất : Dây AC -185 có : r0 = 0,17( ) ; xo = 0,409 ( ) ; Ta có : RA-5= = ( ) XA-5 = = R5-2= r0*l5-2 = 0,17*40 = 6,8 () X5-2= x0*l5-2 = 0,409*40 = 16,36 ( ) = 2* % = 2*5,057 + 4,79 = 14,904 % Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: A-5: DPA-5= 5-2: DP5-2= Chọn tiết diện cho đoạn đường dây A-4 : Dòng cộng suất cực đại trên đường dây là: S A-4 = 30 +j 18,6 MVA Dòng điện làm việc cực đại chạy trên đoạn dường dây là: = => FA-4 ≥ = Chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là dây AC- 185 (TK1) =>thỏa mãn điều kiện vầng quang. Kiểm tra điều kiện phát nóng : Do dây đơn nên dòng điện lớn nhất khi phụ tải cực đại trên đoạn đường dây là : = 185,26 (A ) . Dây AC-185 đặt ngoài trời có Icp = 510 ( A ) (TK1) Ta thấy : = 185,26 A < k1*k2 *Icp = 448,8 (A ) Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cần thiết .Vậy ta chọn dây AC-185. Xét tổn thất điện áp trên đường dây : Dây AC – 185 có : r0 = 0,17 ( ) và x0 = 0,409 ( ) RA-4 = r0 *lA-4 = 0,17* 42,5 = 7,225 ( ) XA-4 = x0 *lA-4 = 0,409 * 42,5 = 17,38 () Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: A-4: DPA-4= Chọn tiết diện cho đoạn đường dây A-6: Dòng cộng suất cực đại trên đường dây là: S A-6 = 25 + j 15,5 ( MVA ) Dòng điện làm việc cực đại chạy trên đoạn dường dây là: = => FA-6 ≥ = Vậy chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là dây AC- 150 (TK1) và thỏa mãn các điều kiện vầng quang . Kiểm tra điều kiện phát nóng : Do dây đơn nên dòng điện lớn nhất khi phụ tải cực đại trên đoạn đường dây là : = 154,389 (A ) . Dây AC-150 đặt ngoài trời có Icp = 445 ( A ) . Ta thấy: = 154,389 A < k1*k2 *Icp = 391,6 ( A ) Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cần thiết . Vậy chọn dây dẫn AC-150 Xét tổn thất điện áp trên đường dây : Dây AC – 150 có : r0 = 0,21 ( ) và x0 = 0,416 ( ) RA-6 = r0 *lA-6 = 0,21* 40 = 8,4 ( ) XA-6 = x0 *lA-6 = 0,416 * 40 = 16,64 ( ) Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: A-6: DPA-6= IV-A . Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu Tính kinh tế: Ta có hàm chi phí tính toán : Z = atc * Vd + ΔA* c Với atc = 0,125 Vd = (40*500 + 31,5*500 + 42,5*283 + 42,5*411 + 1,6*45*411 + 40*411+ 40*403) *106 = 127397*106 đ Tổng tổn thất công suất: ΔP∑ = 0,824+0,759+0,046+1,991+1,098+0,744+0,601=6,063 (MW) Tổng thất điện năng: ΔA = ΔP∑ * = 6,063 * 3410,934 *103 = 20680,49284* 103 (KWh) Tổng chi phí tính toán hàng năm là: Z = 0,125 *127397* 106+ 20680,49284* 103 * 700 = 30400,96999* 106 ( đ ) Bảng tổng hợp kết qua phương án 1: Nhánh A-1 1-3 A-3 A-4 A-5-2 A-6 5-2 ∆Ubt% 4,302 0,926 3,818 4,463 9,847 3,867 ∆Usc% 15,614 16,477 4,758 14,904 ∆P (MW) 0,824 0,759 0,046 0,744 1,991 0,601 1,098 L 40 42,5 31,5 42,5 45 40 40 Dây AC-240 AC-95 AC-240 AC-185 AC-185 AC-150 AC-185 Vdây 500 283 500 411 411 403 411 B – PHƯƠNG ÁN 2 I-B: Phân bố công suất sơ bộ : Ta có: SA-1 = S1 + S2 = (40+45) +j (21,19+18,8) = 85 + j 39,99 (MVA) SA-3 = S3 + S4 = (35+30) +j (21,7+18,6) = 65 + j 40,3 (MVA) SA-5= S5 + S6 = (30+25) +j (18,6+15,5) = 55 + j 34,1 (MVA) S2 = 40 + j 18,8 (MVA) ; S4 = 30 + j 18,6(MVA) ; S6 = 25 + j 15,5 (MVA) ; II-B :Chọn cấp điện áp Tính toán tương tự như phương án A ta có kết quả trong bảng sau: Nhánh A-1 1-2 A-3 3-4 A-5 5-6 Chiều dài ( Km) 40 45 31,5 40 45 45 Công suất (PMW) 85 40 65 30 55 25 n 2 1 2 1 2 1 Unh (KV) 116,454 113,589 101,920 98,967 95,579 91,552 Dựa vào kết quả tính toán của bảng trên có thể rút ra kết luận :Chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là: Uđm = 110 (kV) III-B. Chọn tiết diện dây dẫn cho từng đoạn dây kiểm tra điều kiện vầng quang ,phát nóng ,tổn thất điện áp và tốn thất công suất Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-1-2 Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-1 : Dòng công suất cực đại chạy trên đường dây A- là : SA-1 = S1+S2 = ( 40+45 ) + j ( 21,19 + 18,8 ) = 85+ j39,99 ( MVA ) Dòng điện làm viêc cực đại chạy trên đoạn đường dây : = => FA-1 ≥ = Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC -240 ( TK2) =>đảm bảo điều kiện vầng quang Kiểm ta điều kiện phát nóng : Khi bình thường với phụ tải max khi đó .Dây AC-240 đặt ngoài trời có Icp = 605 A ( TK1) Ta thấy : = 246,52 < k1*k2*Icp = 532,4 A Sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch khi đó dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn là : = 2* = 2*246,52 = 493,04 ( A ) Ta thấy = 493,04 A < k1*k2*Icp = 532,4 ( A ) Vậy dây dẫn dảm bảo yêu cầu : Chọn dây AC -240 . Chọn dây dẫn cho đường dây 1-2 : Công suất cực đai chạy trên đoạn dây là : S1-2= 40 +j 18 ,8 ( MVA) Dòng điện cực đại chạy trên đó là : = => F1-2≥ = Chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là : AC -240 => Đảm bảo điều kiện vầng quang Kiểm tra điều kiện phát nóng : Do là đường dây đơn nên dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây dẫn khi phụ tải max là: = 231,977 A . Dây AC-240 đặt ngoài trời có Icp = 605 (A ) Ta thấy = 231,977A < k1*k2*Icp = 532,4 (A ) Vậy đảm bảo yêu cầu.Ta chọn dây AC- 240 Tổn thất điện áp không xét đến tổn thất công suất : Dây AC -240 có : r0 = 0,131( ) ; xo = 0,401 ( ) ; Ta có : RA-1= = XA-1 = = R1-2= r0*l1-2= 0,131*45 = 5,895 () X1-2= x0*l1-2= 0,401*45 = 18,045 ( ) = 2* % = 2*4,491 + 4,752 = 13,734 % Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: A-1: DPA-1= 1-2: DP1-2= Tính toán tương tự ta chọn dây dẫn cho các đoạn đường dây còn lại đồng thời kiểm tra điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng kêt quả được ghi trong bảng sau Nhánh P (MW) Q (MVAr) n Fi Loại dây ICP k1*k2*ICP A-1 85 39,99 2 246,52 493,4 224,1 AC-240 605 532,4 1-2 40 18,8 1 231,977 231,977 210,89 AC-240 605 532,4 A-3 65 40,3 2 200,706 401,412 182,46 AC-185 510 448,8 3-4 30 18,6 1 185,26 185,26 168,42 AC-185 510 448,8 A-5 55 34,1 2 169,83 339,66 154,39 AC-150 445 391,6 5-6 25 15,5 1 154,39 154,39 140,35 AC-150 445 391,6 Bảng i.1: Kết quả chọn tiểt diện dây dẫn cho phương án B Tính toán tương tự ta tính được tổn thất điện áp lúc bình thường, sự cố và tổn thất công suất kết quả ghi trong bảng sau: Nhánh A-1 1-2 A-3 3-4 A-5 5-6 Loại dây AC-240 AC-240 AC-185 AC-185 AC-150 AC-150 L (Km) 40 45 31,5 40 45 45 P (MW) 85 40 65 30 55 25 Q (MVAr) 39,99 18,8 40,3 18,6 34,1 15,5 r0 (Ω/Km) 0,131 0,131 0,17 0,17 0,21 0,21 x0 (Ω/Km) 0,401 0,401 0,409 0,409 0,416 0,416 R (Ω) 2,62 5,895 2,68 6,8 4,725 9,45 X (Ω) 8,02 18,045 6,44 16,36 9,36 18,72 n 2 1 2 1 2 1 ∆Ubt% 9,243 7,785 4,786 9,136 ∆Ubt% 13,734 11,370 13,922 ∆Pi (MW) 1,911 0,952 1,296 0,700 1,635 0,676 Bảng i.2: Kết quả tổn thất điện áp và tổn thất công suất IV-B.Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu Tính kinh tế: Ta có hàm chi phí tính toán : Z = atc * Vd + ΔA* c Với atc = 0,125 Vd = (1,6*40*500 + 45*500 + 1,6*31,5*411 + 40*411 + 1,6*45*403 + 45*403) *106 = 138805,4*106 đ Tổng tổn thất công suất: ΔP∑ =1,911 + 0,952 + 1,296 + 0,7 +1,635 + 0,676 = 7,17 (MW) Tổng thất điện năng: ΔA = ΔP∑ * = 7,17 * 3410,934 *103 = 24456,39678* 103 (KWh) Tổng chi phí tính toán hàng năm là: Z = 0,125 *138805,4* 106+ 24456,39678* 103 * 700 = 34470,15275* 106 ( đ ) Bảng tổng hợp kết quả hai phương án để chọn phương án tối ưu để tính chế độ xác lập: Phương án A Phương án B ∆% 9,847 9,243 ∆ % 16,477 13,922 Z;109 30,40096999 34,47015275 Từ bảng kết quả trên và dựa trên các chỉ tiêu ta chọn phương án A để tính chế độ xác lập. Chương III: Sơ đồ nối điện chính và chọn máy biến áp 3.1. Chọn sơ đồ nối điện chính Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ưu điểm là lần lượt sửa chữa từng thanh góp mà không hộ tiêu thụ nào mất điện,sửa chữa dao cách ly thanh góp của mạch nào thì chỉ mạch ấy bị cắt điện ,nhanh chóng phục hồi sự làm việc của thiết bị khi ngắn mạch trên hệ thống thanh góp làm việc ,sửa chữa máy cắt của mạch bất kỳ thì mạch ấy mạch ấy không cần ngừng làm việc lâu dài.Sửa chữa bất kỳ dao cách ly thanh góp nào cũng phải tiến hành các thao tác như sửa chữa thanh góp và dao cách ly thanh góp cần sửa chữa phải ngừng làm việc. Đối với các phụ tải cách nguồn cung cấp lớn hơn 70 Km ,ta dùng sơ đồ cầu ngoài (máy cắt đặt phía đường dây):Trong sơ đồ này về phía cao áp của máy biến áp không đặt máy cắt,khi ngắn mạch trên một đường dây nào thì chỉ có đường dây đó mất điện ,các máy biến áp vẫn làm việc bình thường Những ưu nhược điểm của sơ đồ này hoàn toàn ngược lại với sơ đồ cầu trong .Nhưng khi sự cố một trong hai máy biến áp thì một đường dây tạm thời bị mất điện .Vì vậy nó chỉ thích hợp với các trạm biến áp ít phải đóng cắt máy biến áp và chiều dài đường dây lớn. Đói với các phụ tải cách nguồn cung cấp nhỏ hơn 70 Km, ta dùng sơ đồ cầu trong (máy cắt đặt phía máy biến áp):Trong sơ đồ này về phía không có máy cắt mà chỉ có dao cách ly.Khi sửa chữa hay sự cố một máy biến,hai đường dây vẫn làm việc bình thường. Ngược lại khi sự cố một đường dây thì một máy biến áp tạm thời bị mất điện.Sơ đồ này thích hợp cho các trạm biến áp cần phải thường xuyên đóng, cắt máy biến áp và chiều dài đường dây ngắn. 3.2. Chọn máy biến áp 1.Nguyên tắc chung Chọn máy biến áp là công việc rất quan trọng nó ảnh hương trực tiếp đến việc cung cấp điện ,giá thành mạng điện.Để chọn đựoc máy biến áp ta phải căn cứ vào cấp điện áp và công suất hộ tiêu thụ. Phải đảm bảo liên lạc giữa nhà máy điện với hệ thống và việc cung cấp đầy đủ công suất cho các phụ tải theo phương thức vận hành.Công suất máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện đầy đủ trong trường hợp làm việc bình thường (tương ứng lúc phụ tải cực đại).Khi có một máy biến áp bất kỳ ngừng làm việc ,các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải đảm bảo cung cấp đầy đủ công suất cần thiết Phụ tải loại I gồm 3 phụ tải 1 ,3,5 :Yêu cầu cung cấp điện liên tục,chất lượng điện năng đảm bảo nên các trạm biến áp của các phụ tải ta sử dụng hai MBA 3 pha hai dây quấn làm việc song song.Khi một MBA có sự cố thì MBA còn lại vẫn có khả năng cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải lúc cực đại. Phụ tải loại II gồm 3 phụ tải 2,4,6:Mức độ yêu cầu cung cấp điện không cao nên để đảm bảo về mặt kinh tế ta chỉ cần sử dụng một MBA 3 pha hai dây quấn Ta sử dụng MBA ba pha hai cuộn dây để giảm chi phí lắp đặt, chuyên chở vận hành. Tất cả các các MBA được chọn đều được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt MBA.Tại Việt Nam nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy là 250C ,nhiệt độ môi trường lớn nhất là 420C.Các MBA được chọn ở dưới đây coi như đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ở Việt Nam. 2.Chọn máy biến áp tại các trạm giảm áp: Với phụ tải loại I sử dụng hai MBA làm việc song song.Trong đó công suất mỗi máy phải đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải lúc MBA kia bị sự cố. Công suất máy biến áp được chọn theo công thức sau: Trong đó: kqt:hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố kqt=1,4: Phụ tải loại I ; kqt=1 : Phụ tải loại II Pi ,Qi: Công suất tác dụng ,phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại Sđm B :Công suất MBA được chọn Áp dụng công thức trên tính toán cụ thể cho từng phụ tải: Phụ tải 1 : ==35,528 (MVA) Chọn máy biến áp:TPD-40000/110 Phụ tải 2 : ==44,197 (MVA) Chọn máy biến áp:TPD-63000/110 Phụ tải 3 : ==29,415 (MVA) Chọn máy biến áp:TPD-32000/110 Phụ tải 4 : ==35,298 (MVA) Chọn máy biến áp:TPD-40000/110 Phụ tải 5 : == 25,212(MVA) Chọn máy biến áp:TPD-32000/110 Phụ tải 6 : ==29,415 (MVA) Chọn máy biến áp:TPD-32000/110 Các thông số của các MBA đã chọn : Loại MBA Sđm MVA Ucđm kV Uhđm kV UN% ∆PN (KW) I0% RB (Ω) XB (Ω) ∆P0 (KW) ∆Q0 MVAr TPD-32000/110 32 115 10,5 10,5 145 0,75 1,87 43,5 35 240 TPD-40000/110 40 115 10,5 10,5 175 0,7 1,44 34,8 42 280 TPD-63000/110 63 115 22 10,5 260 0,65 0,87 22 59 410 3. Sơ đồ các trạm hạ áp + Các trạm nguồn: Ta dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp, hai thanh góp này liên hệ với nhau bởi máy cắt liên lạc. Hình vẽ sơ đồ như sau: Hình 3.2. Sơ đồ các trạm nguồn + Trạm trung gian: Ta dùng hệ thống 2 thanh góp hoặc dùng phân đoạn thanh góp theo sơ đồ sau: Hình 3.3. a. Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp: Hình 3.3.b. Sơ đồ hệ thống phân đoạn thanh góp Sơ đồ hệ thống phân đoạn thanh góp: + Trạm cuối: Tại trạm cuối, ta dùng hệ thống phân đoạn 2 thanh góp với quy ước: Nếu l >70 km thì phải đặt máy cắt ở phía đường dây vì với các tuyến đường dây dài thì xác suất xuất hiện sự cố sẽ lớn hơn. Nếu l < 70km thì ta sẽ đặt dao cách ly ở cuối đường dây. Sơ đồ cụ thể trong các tình huống như sau: L >70km L <70km Hình 3.4. Sơ đồ các trạm cuối đường dây kép Đối với đường dây đơn như A-4 và A-6 ta có sơ đồ sau: L >70km km Hình 3.5. Sơ đồ các trạm cuối đường dây đơn L <70km km Sơ đồ nối điện cụ thể được thể hiện trong bản vẽ khổ A3 đặt ở cuối quyển đồ án.  Chương IV: Tính toán chế độ xác lập lưới Trong phần này ta phải xác định chính xác các trạng thái vận hành điển hình của mạng điện cụ thể là phải xác định chính xác tình trạng phân bố công suất trên các đoạn đường dây của mạng điện trong ba trạng thái :phụ tải cực đại,phụ tải cực tiểu và chế độ sự cố.Ta phải vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện và trên đó ta lần lượt tính từ phụ tải ngược lên đầu nguồn điện. Trong quá trình tính toán ta có thể lấy điện áp phụ tải bằng điện áp định mức của của mạng điện, còn điện áp đầu nguồn để phù hợp với các chế độ vận hành của mạng điện ta lấy: Khi phụ tải ở chế độ cực đại và sự cố : UA = 1,1Uđm = 121 kV Khi phụ tải cực tiểu : UA = 1,05Uđm = 115 kV Khi tính toán phân bố dòng công suất trên các lộ đường dây trong mạng điện ta thường lấy điện áp nút là là Uđm = 110 KV.Sau khi tính dòng công suất trên các lộ đường dây ta tính toán chính xác điện áp tại các nút phụ tải.Để tính toán điện áp tại các nút phụ tải ta lấy một nút làm cơ sở .Trong đồ án thiết kế mạng điện nối với trạm có công suất vô cùng lớn nên ta chọn trạm làm nút cơ sở để tính các nút còn lại. 4.1 Nhánh A-1-3 4.1.1 Chế độ bình thường Sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ thay thế: a)Quy phụ tải về phía cao Sơ đồ thay thế của MBA 1 Từ những số liệu của MBA :TPD-40000/110 ớ phụ tải I ta có: ZB1 = + j =0,72 +j 17,4 (Ω) ; S1 = 45 + j 21,19 (MVA) Sơ đồ thay thế của MBA 3 Từ những số liệu của MBA :TPD-32000/110 ớ phụ tải III ta có: ZB3 = + j =0,935 +j 21,75 (Ω) ; S3 = 35 + j 21,7 (MVA) b)Điểm phân công suất ZA-1 = 5,24 +j 16,04 (Ω) ; Z1-3 = 14,025 +j 18,233 (Ω) ; ZA-3 = 4,126+j 12,631(Ω) Ta thấy : nên : c)Tính mạng hở phía A-1 Sơ đồ thay thế ZA-1 = 5,24 +j 16,04 (Ω) = 39,391+j 24,128 ( MVA ) Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) =2,85*10-6*=57*10-6 () 39,391+j (24,128-0,689) = 39,391+j 23,439 (MVA) 39,391+0,909 +j (23,439+2,785)=40,3+ j 26,224 (MVA) 40,3 +j (26,224-0,689) = 40,3 + j 25,535 (MVA) Xuôi : 5,222 (kV) 121-5,222=115,778 (kV) d)Mạng hở phía A-3 Sơ đồ thay thế ZA-3=4,126 +j 12,631 (Ω) ; Z1-3=14,025 +j 18,233 (Ω) ;=5,828+j 0,877 (MVA) Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) =2,65*10-6*=56,313*10-6 () j 0,681 (MVAr) 5,828+j (0,877-0,681) = 5,828+j 0,196 (MVA) (14,025 + j 18,233) =0,039 + j 0,051 (MVA) 5,828+0,039 +j (0,196+0,051)=5,867+ j 0,247 (MVA) 5,867+35,19 +j (0,247+24,969-0,681) = 41,057 + j 24,535 (MVA) =2,85*10-6*=44,888*10-6 () j 0,543 (MVAr) 41,057+j (24,535-0,543) = 41,057+j 23,992 (MVA) (4,126 + j 12,631) =0,771 + j 2,361 (MVA) 41,057+0,771 +j (23,992+2,361)=41,828+ j 26,353 (MVA) 41,828 +j (26,353-0,681) = 41,828 + j 25,672 (MVA) Xuôi : 4,177(kV) 121-4,177=116,823 (kV) 0,743 (kV) 116,823-0,743=116,08 (kV) =115,778 (kV) = UA - = 121 – 115,778 = 5,222 ( kV) % = = 4,747 % 4.1.2 Tính chế độ sự cố: Hỏng A-1: Sơ đồ thay thế: Z1-3 = 14,025 +j 18,233 (Ω) ; ZA-3 = 4,126+j 12,631(Ω) ; = 45,219+j 25,005 (MVA) Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) Theo kết quả từ tính chế độ xác lập bình thường ta có: j 0,681 (MVAr) ; j 0,543 (MVAr) 45,219+j (25,005-0,681) = 45,219+j 24,324 (MVA) (14,025 + j 18,233) = 3,056+ j 3,973 (MVA) 45,219+3,056 +j (24,324+3,973)=48,235+ j 28,297 (MVA) 48,235 +35,19 +j (28,297+24,969-0,681) = 83,465 + j 52,585 (MVA) 83,465+j (52,585-0,543) = 83,465+j 52,042 (MVA) (4,126 + j 12,631) =3,299 + j 10,099 (MVA) 83,465+3,299 +j (52,042+10,099)=86,764+ j62,123 (MVA) 86,764+j (62,123-0,681) = 86,764+ j 62,58 (MVA) Xuôi : 9,444(kV) 121-9,444=111,556 (KV) 10,964 (kV) 111,556-10,964=100,862 (kV) = UA - = 121 – 100,862 = 20,138 ( kV) % = = 18,307 % Hỏng A-3: Sơ đồ thay thế: Z1-3 = 14,025 +j 18,233 (Ω) ; ZA-1 = 5,24 +j 16,04 (Ω) ; = 35,19+j 24,969 (MVA) Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) Theo kết quả từ tính chế độ xác lập bình thường ta có: j 0,681 (MVAr) ; j 0,689 (MVAr) 35,19+j (24,969-0,681) = 35,19+j 24,288 (MVA) (14,025 + j 18,233) =2,119+ j 2,755 (MVA) 35,19+2,119 +j (24,288+2,755)=37,309+ j 27,043 (MVA) 37,309+45,219 +j (27,043+25,005-0,681) = 82,528 + j 51,367 (MVA) 82,528+j (51,367-0,689) = 82,528+j 50,678 (MVA) (5,24 + j 16,04) = 4,062 + j 12,433 (MVA) 82,528+4,062 +j (50,678+12,433)=86,59+ j 63,111(MVA) 86,59+j (62,111-0,689) = 86,59+ j 61,442 (MVA) Xuôi : 12,116(kV) 121-12,116=108,884 (KV) 9,334 (kV) 108,884-9,334 = 99,55 (kV) = UA - = 121 – 99,55 = 21,45 ( kV) % = = 19,5 % 4.2 Nhánh A-5-2 Sơ đồ nguyuyên lý: Sơ đồ thay thế: 1)Quy phụ tải về phía cao Sơ đồ thay thế của MBA 5 Từ những số liệu của MBA :TPD-32000/110 ớ phụ tải V ta có: ZB5 = + j =0,935 +j 21,75 (Ω) ; SA-5 = 30+ j 18,6 (MVA) Sơ đồ thay thế của MBA 2 Từ những số liệu của MBA :TPD-63000/110 ớ phụ tải II ta có: ZB2 = =0,87 +j22 (Ω) ; S2 = 40 + j 18,8 (MVA) Tính chế độ xác lập của phụ tải lúc bình thường Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) ZA-5 = 3,825+j 9,203 (Ω) ; Z5-2 = 6,8 +j 16,36 (Ω) =2,82*10-6*=56,4*10-6 () j 0,682 (MVAr) 40,188+j (22,459-0,682) = 40,188+j 21,777 (MVA) (6,8 + j 16,36) =1,174 + j 2,825 (MVA) 40,188+1,174 +j (21,777+2,825)=41,362+ j 24,602 (MVA) 41,362 +j (24,602 - 0,682) = 41,057 + j 23,92 (MVA) =2,82*10-6*45 = 126,9*10-6 () j 1,535 (MVAr) 30,158 + 41,362 +j (21,129+23,92-1,535) = 71,52+ j 43,514 (MVA) (3,825+ j 9,203) = 2,216 + j 5,331 (MVA) 71,52+2,216 +j (43,514+5,331)=73,736+ j 48,845 (MVA) 73,736 +j (48,845 - 1,535) = 73,736 + j 47,31 (MVA) Xuôi : 6,046(kV) 121 - 6,046=114,954 (KV) 5,948 (kV) 114,954 - 5,948=109,006 (kV) = UA - = 121 – 109,006 = 11,994 ( kV) % = = 10,904 % Tính chế độ sự cố: Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) ZA-5 = 2(3,825+j 9,203) = 7,65 + j18,406 (Ω) ; Z5-2 = 6,8 +j 16,36 (Ω) =2,82*10-6*=56,4*10-6 () j 0,682 (MVAr) 40,188+j (22,459-0,682) = 40,188+j 21,777 (MVA) (6,8 + j 16,36) =1,174 + j 2,825 (MVA) 40,188+1,174 +j (21,777+2,825)=41,362+ j 24,602 (MVA) 41,362 +j (24,602 - 0,682) = 41,057 + j 23,92 (MVA) =2,82*10-6* = 63,45*10-6 () j 0,768 (MVAr) 30,158 + 41,362 +j (21,129+23,92-0,768) = 71,52+ j 44,281 (MVA) (7,65+ j18,406) = 4,474 + j 10,764 (MVA) 71,52+4,474 +j (44,281+10,764)=75,994+ j 55,045 (MVA) 73,736 +j (48,845 – 0,768) = 75,994 + j 54,277 (MVA) Xuôi : 13,178 (kV) 121 – 13,178=107,822 (kV) 6,341 (kV) 107,822 – 6,341=101,481 (kV) = UA - = 121 – 101,481 = 19,519 ( kV) % = = 17,745 % 4.3 Nhánh A-4: Sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ thay thế Quy phụ tải về phía cao Từ những số liệu của MBA :TPD-40000/110 ớ phụ tải IV ta có: ZB4 = =1,44 +j 34,8 (Ω) ; SA-4 = 40 + j 18,8 (MVA) Tính chế độ xác lập của phụ tải lúc bình thường Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) ; ZA-4 = 7,225+j 17,383 (Ω) =2,82*10-6*=59,925*10-6 () j 0,725 (MVAr) 30,184+j (22,159-0,725) = 30,184+j 21,434 (MVA) (7,225 + j 17,383) = 0,818 + j 1,969 (MVA) 30,184+0,818 +j (21,434+1,969)=31,002+ j 23,403 (MVA) 31,002 +j (23,403 – 0,725) = 31,002 + j 22,678 (MVA) Xuôi : 5,213 (kV) 121 – 5,213=115,787 (kV) = UA - = 121 – 115,787 = 5,213 ( kV) % = = 4,739 % 4.4 Nhánh A-6: Sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ thay thế: Quy phụ tải về phía cao Từ những số liệu của MBA :TPD-32000/110 ớ phụ tải VI ta có: ZB6 = 1,87 +j 43,5 (Ω) ; SA-6 = 25+ j 15,5 (MVA) Tính chế độ xác lập của phụ tải lúc bình thường Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) ; ZA-6 = 8,4+j 16,64 (Ω) =2,74*10-6*=54,8*10-6 () j 0,663 (MVAr) 25,157 + j (18,586 - 0,663 ) = 25,157 + j 17,923 (MVA) (8,4 + j 16,64) =0,662 + j 1,312 (MVA) 25,157+0,662 +j (17,923+1,312) =25,819+ j 19,235 (MVA) 25,819 +j (19,235 – 0,663) = 25,819 + j 18,572 (MVA) Xuôi : 4,438 (kV) 121 – 4,438=116,562 (kV) 7,249 (kV) 116,562 – 7,249=109,313 (kV) = UA - = 121 – 116,562 = 4,438 ( kV) % = = 4,035 % 4.5 TÍNH TOÁN CHUNG Bảng tóm tắt tổn thất điện áp Đường dây Ubt% Usc% A-1-3 4,747 19,5 A-4 4,739 A-5-2 10,904 17,745 A-6 4,035 Từ bảng trên ta có các số liệu sau: Ubt-max % = 10,904 % ; Usc-max % = 19,5 % Bảng tóm tắt tổn thất công suất bao gồm cả tổn thất trong máy biến áp : Nhánh P0 PB Pd A-1 0,084 0,135 0,909 1-3 0,039 A-3 0,07 0,12 0,771 A-4 0,042 0,136 0,818 A-5 0,07 0,088 2,216 5-2 0,059 0,129 1,174 A-6 0,035 0,122 0,662 Tổng 0,36 0,73 6,589 P∑mạng = Pdây∑ + PB∑ + P0 ∑ = 6,589+0,73+0,36 = 7,679 (MW) Chương 5: Tính toán lựa chọn đầu phân áp 5.1 Tính chế độ xác lập phụ tải min Nhánh A-6: Sơ đồ thay thế: Quy phụ tải về phía cao Từ những số liệu của MBA :TPD-32000/110 ớ phụ tải VI ta có: ZB6 = =1,87 +j 43,5 (Ω) Tính chế độ xác lập của phụ tải lúc bình thường Ngược : Coi điện áp các nút bằng Uđm=110 (kV) ; ZA-6 = 8,4+j 16,64 (Ω) =2,74*10-6*=54,8*10-6 () j 0,663 (MVAr) 17,595 + j (12,485 - 0,663 ) = 17,595 + j 11,822 (MVA) (8,4 + j 16,64) =0,312 + j 0,618 (MVA) 17,595+0,312 +j (11,822+0,618)=17,907+ j 12,44 (MVA) 17,907 +j (12,44 – 0,663) = 17,907+ j 11,777 (MVA) Xuôi : 3,108 (kV) 115 – 3,108=111,892 (kV) 5,054 (kV) 111,892 – 5,054=106,838 (kV) 5.2 Chọn đầu phân áp Trong quá trình vận hành mạng điện,sự thay đổi của phụ tải từ giá trị lớn nhất đến giá trị nhỏ nhất hay sự cố nặng nề dẫn tới sự thay đổi tổn thất điện áp.Kết quả là điện áp trên các cực của thiết bị dùng điện thay đổi vượt quá các giới hạn cho phép.Điều đó làm giảm các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các thiết bị dùng điện.Do đó cần phải điều chỉnh điện áp để đảm bảo các yêu cầu về điện áp của các phụ tải.Để điều chỉnh điện áp ta có thể thay đổi Uvh của máy phát điện ,sử dụng đầu phân áp của máy biến áp bình thường.Những yêu cầu về điều chỉnh điện áp được phân làm hai loại :điều chỉnh thường và điều chỉnh khác thường Điều chỉnh thường: Máy biến áp điều chỉnh thường có phạm vi điều chỉnh là ±2x2,5%Uđm Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường được quy định như sau: Máy biến áp điều chỉnh dưới tải có phạm vi điều chỉnh là ±9x1,78%U®m Độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường được quy định như sau: -Chế độ phụ tải cực đại : dU% = +5% -Chế độ phụ tải cực tiểu : dU% = 0% -Chế độ sự cố : dU% = 5% Điện áp danh định thứ cấp là Uđm = 10 kV ,vậy điện áp yêu cầu trong các chể độ phụ tải cực đại ,cực tiểu và sự cố là: Uycmax = Uđm + 5%Uđm = 10 + 5%.10 = 10,5 (kV) Uycmin = Uđm + 0%Uđm = 10 + 0%10= 10 (kV) =10,411 =10,684 = 10,547 Với máy biến áp:115+9*1,78% => 1nấc ứng với : = 2,047 (kV) Từ đó ta có bảng điện áp và hệ số K tương ứng tại mỗi nấc Nấc - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 U(kV) 106,812 108,859 110,906 112,953 115 117,047 119,094 121,141 123,188 K 10,173 10,367 10,562 10,757 10,952 11,147 11,342 11,537 11,732 Căn cứ vào bảng trên và kết quả Ktb=10,547 ta chọn K-2 =10,562 làm => =10,562 =10,349 ( kV ) =10,115 ( kV ) Vậy ; nằm trong khoảng cho phép => Đảm bảo chất lượng điện áp Chương VI Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 6.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 1. Tổng công suất phụ tải cực đại P∑max = ∑ Pimax = P1+P2+P3+P4+P5+P6= 205 (MW) 2. Tổng chiều dài đường dây + Nhánh A-1 : 40 km dây AC-240 => L1 = 40 (km) + Nhánh 1-3 : 42,5 km dây AC-95 => L2 = 42,5 (km) + Nhánh A-3 : 31,5 km dây AC-240 => L4 = 31,5 (km) + Nhánh A-4 : 42,5 km dây AC-185 => L4 = 42,5 (km) + Nhánh A-5 : 45 km dây 2AC-185 => L5 = 2*45 = 90 (km) + Nhánh 5-2 : 40km dây AC-185 => L2 = 40 (km) +Nhánh A-6 : 40 km dây AC-150 => L6 = 40 (km) => Tổng chiều dài đường dây: L∑ = ∑Li = 40+42,5+31,5+42,5+90+40+40 = 326,5 (km) 3. Tổng công suất các trạm biến áp hạ áp - Trạm 1: 2*40 MVA = 80 MVA - Trạm 2: 1*63 MVA = 63 MVA - Trạm 3: 2*32 MVA = 64 MVA - Trạm 4: 1x40 MVA = 40 MVA - Trạm 5: 2x32 MVA = 64 MVA - Trạm 6: 1x32 MVA = 32 MVA => S∑TBA = ∑ Strạm = 80+63+64+40+64+32 =343 (MVA) 4)Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng số vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức : V=Vd + Vtr Trong đó :Vd:Vốn đầu tư xây dựng đường dây Vtr: Vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp Từ phần IV của chương II ta có vốn đầu tư xây dựng các đường dây:Vd =127,397*109 (đ) Vốn đầu tư cho các trạm biến áp được xác định theo bảng sau: Công suất định mức (MVA) 16 25 32 40 63 Gía thành ( 109đ/1MBA) 13 19 22 25 29 Giá thành trạm có 2 MBA = 1,8 lần giá thành trạm có 1 MBA Trong hệ thống điện thiết kế trên có 6 trạm biến áp trong đó có 3 trạm có 2 MBA và 3 trạm có 1MBA nên: Vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp là: Vtr =[( 25 + 22*2 )]*1,8 + 29 + 25 + 22 =200,2*109 (đ) Vậy vốn đầu tư để xây dựng mạng điện là:V =Vd + Vtr = 127,397*109 + 200,2*109 =327,597*109 (đ) 5) Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Tổng tổn thất công suất tác dụng trong các mạng điện gồm có tổng tổn thất trên các đường dây và tổng tổn thất trong các MBA ở chế độ phụ tải cực đại: Theo kết quả tính toán ở chương IV Tổng tổn thất công suất tác trên các đường dây là: ∑∆Pd = 6,589 (MW) Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các MBA là: ∑∆P0 = 0,36 (MW) Tổng tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây của MBA là: ∑ ∆PB = 0,73(MW) Vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện là : ∑∆P = ∑∆Pd + ∑∆P0 + ∑∆PB = 7,679 (MW) 6)Tổn thất điện năng trong mạng điện Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức: ∆A= ( ∆Pd + ∆PB )*+ ∆P0*t Trong đó : :Thời gian tổn thất công suất cực đại = ( 0,124 +Tmax*10-4)2*8760 = (0,124 + 5000*10-4)2 *8760 = 3410,934 (h) Tmax :thời gian sử dụng công suất cực đại ; Tmax=5000 (h) t:Thời gian các máy biến áp làm việc trong năm Vì các MBA làm việc song song cả năm nên: t = 24*365 = 8760 (h) Do đó : Tổng tổn thất điện năng trong mạng điện: ∆A = ( 6,589 + 0,73) *3410,934+0,36*8760 = 28118,22595 (MWh) Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong năm là: A = ∑ Pmax* Tmax =205*5000 = 1025*103 (MWh) Tổn thất điện năng trong mạng điện tính theo phần trăm: ∆A% = *100 = *100 = 2,743 % 1)Chi phí vận hành hàng năm Y = atc*(Vd + Vtr ) + c*∆A =atc*V + c*∆A Trong đó: atc: là hệ số thu hồi vốn ;atc =0,125 c: giá thành 1KWh điện năng ; c = 700đ/KWh Y = 0,125*327,597*109 + 700*28118,22595*103 = 60,63238*109 (đ) 8)Chi phí tính toán hàng năm Z = atc*V + Y = 0,125*327,597*109 + 60,63238*109 = 101,58200* 109 (đ) 9) Giá thành truyền tải điện năng = 59,154 (đ/KWh) 10)Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải chế độ cực đại : = 1,598034*109 (đ/MW) BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ: TT CÁC CHỈ TIÊU Đơn vị Gía 1 Tổng công suất phụ tải max MW 205 2 Tổng chiều dài đường dây km 326,5 3 Tổng công suất các MBA MVA 343 4 Tổng số vốn đầu tư cho mạng 109 327,597 5 Tổng số vốn đầu tư đường dây 109 127,397 6 Tổng số vốn đầu tư cho MBA 109 200,2 7 Tổng điện năng các phụ tải tiêu thụ KWh 1025*103 8 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường % 10,904 9 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố % 19,5 10 Tổng tổn thất công suất trong mạng MW 7,679 11 Tổng tổn thất điện năng trong mạng MWh 28118,22595 12 Chi phí tính toán hàng năm 109 101,58200 13 Chi phí vận hành hàng năm 109 60,63238 14 Giá thành truyền tải điện đ/KWh 59,154 15 Giá thành xây dựng 1MW đ/MW 1,598034*109 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Đạm –thiết kế các mạng và hệ thống điện-Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật ,Hà Nội ,2006,302 tr. Trần Bách – Lưới điện và hệ thông điện tập 1-Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật ,Hà Nội, Nguyễn Văn Đạm –Mạng lưới điện –Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,Hà Nội, Ngô Hồng Quang – Sổ tay tra cứu các thiết bị điện từ 0,4 đến 500 KV-Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ thuật ,2002,389 tr. PGS.Nguyễn Hữu Khái –Thiết kế Nhà máy điện và Trạm biến áp-Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật,Hà Nội,2001,154 tr.  MỤC LỤC Lời nói đầu ……………………………………………………………………. 1 Chương I - TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT , XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN 2 1.1. Phân tích nguồn và phụ tải ………………………………………………………. 2 1.2.Tính toán cân bằng công suất ……………………………………………………. 4 1.3.Xây dựng các phương án nối dây ………………………………………………… 5 Chương II – TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ( TIẾN HÀNH CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN) 2.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ,chọn cấp điện áp ……………………………. 9 2.2 Chọn tiết diện dây dẫn ( theo từng lộ ) …………………………………………... 9 2.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu ……………………………... 11 TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN A-Phương án 1 ……………………………………………………………………….. 13 B-Phương án 2 ……………………………………………………………………….. 22 Chương III – CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 3.1. Sơ đồ nối điện chính ……………………………………………………………... 27 3.2. Chọn máy biến áp ………………………………………………………………. 27 1. Nguyên tắc chung ………………………………………………………………… 28 2. Chọn máy biến áp tại các trạm giảm áp ………………………………………….. 3. Sơ đồ trạm hạ áp …………………………………………………………… 29 30 Chương IV – TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN 4.1 Tính toán chế độ bình thường và sự cố khi phụ tải max ………………………… 33 Chương V – TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP 5.1 Tính bổ sung chế độ phụ tải min ………………………………………………… 49 5.2 Chọn đầu phân áp ………………………………………………………………… 50 Chương VI – TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 6.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật …………………………………………... 52 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………………… 55 Bản vẽ : Khổ A3