Thiết kế hệ thống cung cấp điện

o cho tổn thất điện năng là nhỏ nhất,giá thành là hợp lý nhất. Môn học : đồ án lưới điện là môn học quan trọng đối với sinh viên nghành hệ thống điện trong bước đầu trở thành một kỹ sư. đây là một tiền quan trọng cho một kỹ sư Điện tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra một phương án tối ưu nhất. Tuy thiết kế đang đơn giản nhưng thực sự là bài học quý có thể giúp sinh viên chúng em có thể tiếp cận dần với thực tế sau này và giúp sinh viên chúng em tổng hợp lại nhưng kiến thức đã được học. Do nhận thức của của em còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những sai sót,vì vậy em rất mong dược sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầyg cô giáo trong bộ môn để bản đồ án của em dược hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Hoàng Việt, nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy ở trên lớp cũng như ngoài giờ học đã giúp em có thể hoàn thành dược bản đồ án này. Đồ án gồm có 7 chương: Chương I :Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng Chương II :Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện Chương III :Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật- kinh tế của các phương án.Chọn phương án cung cấp điện hợp lý nhất Chương IV :Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây Chương V :Tính toán các chế độ của mạng điện Chương VI :Xác định điện áp tại các nút,chọn phương thức điều chỉnh điện áp Chương VII:Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện Chương I cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng Trong mọi thời điểm điều kiện chế độ xác lập bình thường là tồn tại công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mọi thời điểm I. Phân tích nguồn và phụ tải: Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại(MW) 30 20 22 20 30 32 Hệ số cụng suất cosφ 0.90 Mức đảm bảo cung cấp điện I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp 10 kV II.Cân bằng công suất tác dụng : Giả thiết rằng nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải, do đó ta có công thức cân bằng công suất tác dụng là: PF = Pyc Trong đó : PF : Công suất tác dụng phát ra của nguồn. Pyc: Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải. mà: Pyc = m + + Pdt + Ptd với: m : Hệ số đồng thời, ở đây m=1. : Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại. = P1+ P2 +P3 +P4 +P5 +P6= 30+20+22+20+30+32= 154 (MW). : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp, được lấy bằng 7% Do nguồn điện có công suất vô cùng lớn nên ta coi Pdt = 0 và Ptd = 0. => Pyc = 107% = 1,07.154 = 164,78(MW) Vậy ta có : PF = Pyc = 168,78(MW) III.Cân bằng công suất phản kháng: Để mạng lưới vận hành ổn định thì ngoài việc cân bằng công suất tác dụng ta còn phải cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện. Ta có : QF = Qyc Trong đó: QF là công suất phản kháng do nguồn phát ra QF = PF.tg = 164,78.0,62 = 102,16 (MVAR) (do cos= 0,85 => tg = 0,62) Qyc = m + + - - Qdt - Qtd Với : m : hệ số đồng thời,m = 1 = 15% Do nguồn có công suất vô cùng lớn nên ta coi Qdt = 0 và Qtd = 0 Nên : Qyc = 115% + - Trong đó : : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp : tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây : dung dẫn do đường dây sinh ra. : tổng công suất phản kháng của các phụ tải Với : = ( ).tg = 154 . 0,484 = 74,536 (MVAR) (do cos = 0,9 => tg = 0,484) - = 0 => Qyc = 1,15 . 74,536 = 85,72 (MVAR) Ta nhận thấy Qyc < QF nên ta không phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản kháng Chương ii dự kiến các phương án nối dây của mạng điện Bảng 1. giá trị Qi và cos STT cos Qpti(MVAR) 1 0,9 14,52 2 0,9 9,68 3 0,9 10,648 4 0,9 9,68 5 0,9 14,52 6 0,9 15,488 I.Dự kiến phương án nối dây: Ta có theo yêu cầu cung cấp điện cho hộ loại một, mà hộ loại một là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gây nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn quá trình công nghệ. Do đó các phương án cung cấp cho các hộ phải được cấp từ hai nguồn. Các phương án nối dây: Phương án 1 : Phương án 2 : Phương án 3 : Phương án 4 : Phương án 5 : II.Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Ta sử dụng công thức kinh nghiệm : U = 4,34 Với l : chiều dài đường dây (km) P : công suất phụ tảI (MW) U : điện áp tính toán (kV) Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, cũng như đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện Phương án 1 : Bảng 1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) Điện áp tính toán(kv) Điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 30 + j.14,52 56,6 100,534 110 NĐ - 2 20 + j.9,68 53,9 83,92 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 30 + j.14,52 42,4 99,195 NĐ - 6 32 + j.15,488 51 102,978 Từ kết quả nhận được ở trên, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kv) Phương án 2 : Ta có : SNĐ-3= 22 + j.10,648 + 20 +j.9,68 = 42 + j.20,328 SNĐ-3-4= S4 = 20 + j.9,68 Bảng 2: điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) Điện áp tính toán(kv) Điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 30 + j.14,52 56,6 100,534 110 NĐ - 2 20 + j.9,68 53,9 83,92 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 30 + j.14,52 42,4 99,195 NĐ - 6 32 + j.15,488 51 102,978 Từ bảng, ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110( kV) Phương án 3: Ta có : SNĐ-1= S1+ S2= 30 + j.14,52 + 20 + j.9,68 = 50 + j.24,2 (MVA) SNĐ-1-2 = S2 = 20 + j.9,68 (MVA) Bảng 3: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) điện áp tính toán(kv) điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 50 + j.24,2 56,6 127,022 110 1 - 2 20 + j.9,68 22,4 80,308 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 62 + j.30,008 42,4 139,583 5 - 6 32 + j.15,488 28,3 100,88 Từ kết quả nhận được ở trên,chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kv) Phương án 4 : SNĐ-1= S1+ S2= 30 + j.14,52 + 20 + j.9,68 = 50 + j.24,2 (MVA) SNĐ-1-2 = S2 = 20 + j.9,68 (MVA) SNĐ-3= S3+ S4= 22 + j.10,648 + 20 + j.9,68 = 42 + j.20,328 (MVA) SNĐ-3-4 = S4 = 20 + j.9,68 (MVA) SNĐ-5= S5+ S6= 30 + j.14,52 + 32 + j.15,488 = 62 + j.30,008 (MVA) SNĐ-5-6 = S6 = 32 + j.15,488 (MVA) Bảng 4 : Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) điện áp tính toán(kv) điện áp định mức của mạng điện(kv) NĐ - 1 50 + j.24,2 56,6 127,022 110 1 - 2 20 + j.9,68 22,4 80,308 NĐ - 3 42 + j.20,328 40 115,806 3 - 4 20 + j.9,68 22,4 80,308 NĐ - 5 62 + j.30,008 42,4 139,583 5 - 6 32 + j.15,488 28,3 100,88 Từ kết quả nhận được ở trên, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kV) Phương án 5 : SNĐ-5 = = = 33 + j.15,952(MVA) S5-6 = SNĐ-5 - S5= 33 + j.15,952 - 30-j.14,52 = 3+ j.1,432(MVA) SNĐ-6= S6- S5-6= 32 + j.15,488 - 3-j.1,432 = 29 +14,056(MVA) Bảng 5 : Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện. Lộ Công suất truyền tải(MVA) Chiều dài đường dây l(km) Điện áp tính toán(kV) Điện áp định mức của mạng điện(kV) NĐ - 1 30 + j.14,52 56,6 100,534 110 NĐ - 2 20 + j.9,68 53,9 83,92 NĐ - 3 22 + j.10,648 40 85,928 NĐ - 4 20 + j.9,68 60,8 84,691 NĐ - 5 33 + j.15,952 42,4 103,65 NĐ - 6 29 + j.14,056 51 98,49 5- 6 3 + j.1,432 28,3 37,91 Từ kết quả nhận được ở trên, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110(kV) CHƯƠNG III tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án cung cấp điện hợp lý I.Tính Toán Chỉ Tiêu Kỹ Thuật: Các mạng 110(kV) được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không, các dây dẫn sử dụng là dây dẫn lõi thép AC. Với đường dây 110(kV), khoảng cách trung bình hình học giữ dây dẫn các pha bằng 5m(Dtb = 5m) Với mạng điện khu vực chọn tiết diện dây dẫn (Fdd) ta chọn theo mật độ dòng điện F = Với Imax : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tảI cực đại Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện.với dây dẫn AC và Tmax = 5000h thì Jkt = 1,1(A/mm2) Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức : Imax = Với : n : số mạch của đường dây Uđm : điện áp định mức của mạng điện Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên,ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện : về sự tạo thành vầng quang. điều kiện phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. điều kiện về tổn thất điện áp trong các chế độ bình thường và sau sự cố. Để tính tổn thất điện áp trong chế độ bình thường, ta có công thức : DUi-bt = Với : Pi ,Qi : công suất chạy trên đường dây thứ i; Ri, Xi : điện trở và điện kháng của đường dây thứ i. Đối với mạng điện ta đang xét tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và sự cố : DUmax-bt = 15 á 20 DU = 20 á 25 Đối với đường dây 2 mạch ,nếu ngừng một mạch thì DU= 2. DUmax-bt Đối với đường dây 110(kv),để không xuất hịên vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70mm2 Để đảm bảo cho đường dây vận hành trong các chế độ binh thường và sau sự cố, cần phải có điều kiện sau : Isc ≤ Icp DUbt ,DUsc≤ DUcp Phương án 1 : a.Tính tiết diện dây dẫn NĐ-1 Dòng điện chạy trên đường dây : I1 = .103 = 87,466(A) Tiết diện của đường dây : F1 = = 79,514(mm2) chọn dây dẫn AC -70 có Icp = 265(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là : Isc = 2.87,466 = 174,932(A) Như vậy : Isc < ICP Dây AC- 70 có : r0 = 0,46(W/km), xo = 0,44(W/km), bo.10-6 = 2,58(S/km) R1 = 0,5 . 0,46. 56,6 = 13,018(W), X1 = 0,5 . 0,44 . 56,6 = 12,452(W) Tổn thất điện áp : DUbt-NĐ-1 = .100=.100 = 4,7220/0 Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-NĐ-1 = 2. DUbt-NĐ-1= 9,444 0/0 b.Tính tiết diện dây dẫn NĐ-2 Dòng điện chạy trên đường dây : I2= .103 = 58,31(A) Tiết diện của đường dây : F2= = 53,01(mm2) chọn dây dẫn AC - 70 có ICP = 265(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là : Isc = 2 . 58,31 = 116,62(A) Như vậy : Isc < ICP Dây AC -70 có r0 = 0,45(W/km), xo = 0,44 (W/km) R2 = 0,5.0.45.53,9 = 12,13(W), X2 = 0,5.0,44.53,9 = 11,858(W) Tổn thất điện áp : DUbt-NĐ-2 = .100=.100 = 2,954 0/o Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-NĐ-2 = 2. DUbt-NĐ-2 = 5,908o/o tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 7 : Thông số dây dẫn của phương án 1 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 13,018 12,452 4,722 9,444 NĐ-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 12,13 11,858 2,954 5,908 NĐ-3 64,14 58,309 AC-70 265 128,28 9 ,00 8 ,80 2,411 4,822 NĐ-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 13,68 13,376 3,331 6,662 NĐ-5 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 9 ,54 9 ,328 3,485 6,97 NĐ-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 8,415 10,94 3,626 7,252 Từ bảng tổng kết ta có : tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ làm việc bình thường : DUbt-max0/0 = 4,722 0/0 tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sự cố : DUsc-max0/0 = 9,444 o/o Phương án 2 : a.Tính tiết diện của đường dây NĐ-3, 3-4 : ãNĐ-3 Dòng điện chạy trên đường dây : I3=.103 = 122,45(A) Tiết diện của đường dây : F3= = 111,32(mm2) chọn dây dẫn AC -120 có Icp = 380(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là: Isc = 2.122,45 = 244,9 (A) Như vậy : Isc < ICP Dây AC -120 : r0 = 0,27(W/km), Xo = 0,423(W/km) R3= 0,5.0,27.40 = 5,4(W), X1 = 0,5.0,423.40 = 8,46(W) Tổn thất điện áp : DUbt-NĐ-1 = .100=.100 = 3,296 0/0 Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-NĐ-1 = 2. DUbt-NĐ-1= 6,592 0/0 ã3 - 4 : Dòng điện chạy trên đường dây : I3-4 = .103 = 58,31(A) Tiết diện dây dẫn : F3-4 = = 53,01(mm2) Chọ dây dẫn AC-70 có Icp = 265(A) Khi ngừng một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại là I3-4sc = 2.58,31 = 116,62(A) Vậy : I1-2sc < Icp Dây AC-70 có ro = 0,46(W/km),xo = 0,44 (W/km) R3-4 = 0,5.0,46.22,4 = 5,152(W), X3-4 = 0,5.0,44.22,4 = 4,928(W) DUbt-3-4 = .100=.100 = 1,246 0/0 Khi một mạch ngừng làm việc : DUsc-3-4 0/0 = 2.DUbt-1-2 = 2,492 0/0 Tổng tổn thất điện áp trên đường dây 3-4 : DUNĐ-3-4 0/0 = DUNĐ-3 0/0 + DU3-4 0/0 =3,2960/ 0 + 1,246 0/0 = 4,542 0/0 Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây : DUNĐ-3-4max = 2. DUbt-NĐ-3 0/0 + DUbt-3-4 0/0 = 6,592 0/0 + 1,246 0/0 = 7,838 0/0 tính toán tương tự ta có bảng tổng kết : Bảng 8: Thông số dây dẫn của phương án 2 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 13,018 12,452 4,722 9,444 NĐ-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 12,13 11,858 2,954 5,908 NĐ-3 122,45 111,32 AC-120 380 244,9 5,40 8,46 3,296 6,592 3-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-5 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 9 ,54 9 ,328 3,485 6,97 NĐ-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 8,415 10,94 3,626 7,252 Từ bảng tổng kết : DUbt max o/o = DUbt-NĐ-1-2 0/0 + DUbt-1-2 0/0 = 4,542 0/0 DUsc max o/o = DUsc-NĐ-1 0/0 + DUsc-1-2 0/0 = 7,838 0/0 Phương án 3 : a.Tính tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ-5: Dòng điện chạy trên đường dây : I1 = .103 = 145,777(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 132,525(mm2) Chọn dây dẫn AC-150 có Icp = 445(A) Khi một mạch ngừng làm việc : I1sc = 2.I3 = 2.145,777 = 291,544(A) Vậy I1sc < Icp Dây AC-150 có ro = 0,21(W/km),xo = 0,416(W/km) đ R1 = 0,5.0,21.56,6= 5,943(W), X1 = 0,5.0,416.56,6 = 11,773(W) Ta có : DUbt-NĐ-1 = .100 = 4,810 o/o Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-1 : DUsc-NĐ-1 = 2.DUbt-NĐ-1 = 2.4,810 o/o = 9,620 o/o b.Tính tiết diện dây dẫn của 1-2 Dòng điện chạy trên đường dây : I1-2 = .103 = 58,31(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 53,01(mm2) Chọn dây dẫn AC-70 có Icp = 265(A) Khi một mạch ngừng làm việc : I1-2sc = 2.I1-2 = 2.58,31= 116,62(A) Vậy I1-2sc < Icp Dây AC-70 có ro = 0,46(W/km),xo = 0,44(W/km) đ R1-2= 0,5.0,46.22,4 = 5,152(W), X1-2= 0,5.0,44.22,4 = 4,928(W) Ta có : DUbt-NĐ-1-2 = .100 = 1,246 o/o Khi ngừng một mạch trên đường dây NĐ-1 DUsc-1-2 = 2.DUbt-1-2 = 2.1,246 o/o = 2,492 o/o Tổng tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây NĐ-1 khi làm việc ở chế độ bình thường : DUbtNĐ-1o/o = DUbt NĐ-1 + DUbt 1-2 o/o = 4,810o/o + 1,246 o/o = 6,056 o/o Tổng tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây khi có sự cố : DUsc NĐ-1o/o =DUsc NĐ-1+ DUbt1-2 = 9,620o/o + 1,246o/o = 10,866o/o Tính toán tương tự ta có bảng số liệu sau : Bảng 9 : Thông số dây dẫn của phương án 3 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 145,777 132,525 AC-150 445 291,544 5,943 11,773 4,810 9,620 1-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-3 64,14 58,309 AC-70 265 128,28 9 ,00 8 ,80 2,411 4,822 NĐ-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 13,68 13,376 3,331 6,662 NĐ-5 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 9 ,54 9 ,328 3,485 6,97 NĐ-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 8,415 10,94 3,626 7,252 Từ bảng tổng kết ,ta có : tổn thất điện áp lớn nhất làm việc ở chế độ bình thường : DUbt maxo/o = DUbt NĐ-1 o/o = 6,056o/o tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sự cố : DUsc max = DUsc NĐ-1 = 10,866o/o Phương án 4 : Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 10 : Thông số dây dẫn phương án 4 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 145,777 132,525 AC-150 445 291,544 5,943 11,773 4,810 9,620 1-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-3 122,45 111,32 AC-120 380 244,9 5,40 8,46 3,296 6,592 3-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 5,152 4,928 1,246 2,492 NĐ-5 180,764 164,331 AC-150 445 362,528 4,452 8,819 4,468 8,936 5-6 93,297 84,815 AC-95 330 186,594 4,67 6,07 2,012 4,024 Từ bảng tổng kết ta có : tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng: DUbt max o/o = DUbt NĐ-5-6 o/o = 6,48o/o tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành ở chế độ sự cố : DUsc max = DUsc NĐ-5-6 = 10,948o/o Phương án 5 : a.Chọn tiết diện dây dẫn NĐ-5 Dòng điện chạy trên đường dây: I5 = .103 = 192,38(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 174,89(mm2) Chọn dây dẫn AC-185 có Icp = 510(A) Dây AC-185 có ro = 0,17(W/km), xo = 0,409 (W/km) đ R1 = 0,17.42,4 = 7,208(W), X2 = 0,409.42,4 = 17,342(W) b.Chọn tiết diện dây dẫn NĐ-6 Dòng điện chạy trên đường dây NĐ- 6: I6= .103 = 169,147 Tiết diện dây dẫn : F = = = 153,77(mm2) Chọn dây dẫn AC - 150 có Icp = 445(A) Dây dẫn AC-150 có ro = 0,21(W/km), xo = 0,416(W/km) đR2= 0,21.51 =10,71(W),X4 = 0,416.51 = 21,216(W) c.Chọn tiết diện dây dẫn đoạn 5- 6 Dòng điện chạy trên dường dây 2- 1 ; I5-6 = .103 = 17,448(A) Tiết diện dây dẫn : F = = = 15,862(mm2) Chọn dây dẫn AC - 70 có Icp = 265(A),ro = 0,46(W/km),xo = 0,44(W/km) đR5-6 = 0,46.28,3 = 13,018(W), X5-6 = 0,44.28,3 = 12,452(W) d.Kiểm tra dây dẫn khi có sự cố Đối với mạch đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 5- 6 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-6 Isc 5-6 = .103 = 186,59(A) Vậy Isc 5-6 <Icp Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-5 là : Isc NĐ-5 = .103 = 361,527(A) Như vậy Isc NĐ-5 < Icp Dòng điện chạy trên đoạn NĐ- 6 trong trường hợp đường dây NĐ-5 có sự cố bằng dòng điện chạy trên NĐ-5 trong trường hợp đường dây NĐ-6 có sự cố Isc NĐ-6 = Isc NĐ-5 = 361,527(A) Như vậy Isc NĐ-6 < Icp Kết quả tính tiết diện dây của mạng điện cho trên bảng d.Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét Ta có : SNĐ-6 = 29 + j.14,056(MVA) S5-6 = 3 + j.1,432(MVA) đđiểm 6 là điểm phân chia công suất, do đó nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng là: DUmax-bt = DUbt NĐ-6 Mà DUbt-max = DUbt NĐ-6 = .100 = 6,031 o/o Khi ngừng đoạn NĐ-6, tổn thất điện áp trên NĐ-5 là : DUsc NĐ-5 = .100 = 7,994o/o DUsc 5-6 = .100 = 5,037 o/o Trong trường hợp ngừng đoạn NĐ-5tổn thất điện áp trên NĐ-6 là : DUsc NĐ-6 = .100 = 10,749 o/o DUsc 6-5 = .100 = 4,722o/o Với mạch vòng đã cho, sự cố nguy hiểm nhất xảy ra khi ngưng đoạn NĐ-5 trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng : DUsc max = 10,749o/o + 4,722o/o = 15,471o/o Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 11 : Thông số dây dẫn phương án 5 Lộ Itb(A) Fdd(mm2) Loại dây Icp(A) Isc(A) R(W) X(W) DUbt (o/o) DUsc (o/o) NĐ-1 87,466 79,514 AC-70 265 174,932 12,735 12,452 4,722 9,444 NĐ-2 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 12,13 11,858 2,954 5,908 NĐ-3 64,14 58,309 AC-70 265 128,28 9 ,00 8 ,80 2,411 4,822 NĐ-4 58,31 53,01 AC-70 265 116,62 13,68 13,376 3,331 6,662 NĐ-5 192,38 174,89 AC-185 510 361,527 7,208 17,342 4,252 7,994 NĐ-6 169,147 153,77 AC-150 445 361,527 10,71 21,216 6,031 10,749 5-6 17,448 15,862 AC-70 265 186,59 13,018 12,452 0,470 4,722 Từ bảng tổng kết ta có : tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình thường : DUsc max = DUbt NĐ-4 = 5,031o/o tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi ngừng đoạn NĐ-2 DUsc max = DUsc NĐ-4 + DUsc 2-4 = 10,749o/o + 4,722o/o = 15,471o/o Vậy ta có bảng so sánh chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án : Bảng so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật Tổn thất điện áp Phương án I II III IV V DUbt max (o/o ) 4,722 4,542 6,056 6,48 6,031 DUsc max (o/o) 9,444 7,838 10,866 10,948 15,471 Từ bảng chỉ tiêu kỹ thuật, ta chọn ra 4 phương án : I , II, III, IV để tiến hành so sánh về chỉ tiêu kinh tế. II.So sánh chỉ tiêu kinh tế : Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức,do đó để tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật không cần tính vốn đầu tư các trạm bién áp Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm ,được xác định theo công thức : Z = (avh + atc ).Kd + DA.C Trong đó : atc -hệ số hiệu quả của vốn đầu tư atc = = = 0,125 avh - hệ số khấu hao tu sửa thường kỳ và phục vụ đường dây avh = 0,07 Kd - tổng vốn đầu tư về đường dây DA- tổng tổn thất điện năng hàng năm C - giá 1 kwh điện năng tổn thất ( C = 500 đ/kwh) đối với đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột thì tổng vốn đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau : Kd = ồ1,6.koi.li Trong đó : koi - giá thành 1 kwh đường dây một mạch (đ/km) li - chiều dài đường dây thứ i (km) Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức : DA = ồPi max.t Trong đó : DPmax - tổng tổn thất công suất trên đường dây thứ I khi phụ tải cực đại - thời gian tổn thất công suất cực đại Tổn thất công suất công suất cực đại có thể tính theo công thức sau : ồDPi max = .Ri Trong đó : Pi max,Qi max - công suất tác và phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại Ri - điện trở tác dụng của đường dây thứ i Uđm - điện áp định mức của mạng điện Thời gian cực đại được tính theo công thức : t = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 Trong đó : Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm. 1.Phương án I a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức : DPi = .Ri Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1 DP1 = .R1 = .13,018 = 1,195(MVA) Tính tương tự với các đường dây khác , ta có tổn thất công suất các đường dây khác cho ở bảng. b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện Giả sử các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây được xác định theo công thức sau : K1 = 1,6.ko1.l1 l1 = 56,6(km) ,với dây AC -70: ko1 = 380.106(đ/km) K1 = 1,6.380.56,6.106 = 34412,8.106(đ/km) Tính tương tự ta có bảng tổng kết Bảng 11: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.1 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 30 14,52 13,018 1,195 NĐ-2 20 9,68 12,13 0,495 NĐ-3 22 10,648 9,0 0,444 NĐ-4 20 9,68 13,68 0,558 NĐ-5 30 14,52 9,54 0,876 NĐ-6 32 15,488 8,415 0,879 ồDP 4,447(MW) Bảng 12 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.1 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 70 608 56,6 34412,8 NĐ-2 70 608 53,9 32771,2 NĐ-3 70 608 40 24320 NĐ-4 70 608 60,8 36966,4 NĐ-5 70 608 42,4 25779,2 NĐ-6 95 616 51 31416 ồKd 185665,6.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : Thời gian tổn thất công suất cực đại : t = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411(h) Tổn thất điện năng trong mạng điện : DA = SDPi.t = 4,447.3411 = 15168,717(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z =( atc + avh).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).185665,6.106 + 15168,717.103.500 = 43789,15.106(đ) 2.Phương án II : a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1 : DP1 = .R1 = .13,018 = 1,195(MW) tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 13 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.2 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 30 14,52 13,018 1,195 NĐ-2 20 9,68 12,13 0,495 NĐ-3 42 20,328 5,40 0,972 3-4 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-5 30 14,52 9,54 0,876 NĐ-6 32 15,488 8,415 0,879 ồDP 4,627(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Giả sử các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây được xác định theo công thức sau : K1 = 1,6.Ko1.L1 L1 = 56,6km,Ko1 = 380.106 (đ/km) đ K1 = 1,6.380.56,6.106 = 34412,8.106 (đ/km) Bảng 14 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.2 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 70 608 56,6 34412,8 NĐ-2 70 608 53,9 32771,2 NĐ-3 120 627,2 40 25088 3-4 70 608 22,4 13619.2 NĐ-5 70 608 42,4 25779,2 NĐ-6 95 616 51 31416 ồKd 162786,4.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : thời gian tổn thất công suất cực đại: t = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411h Tổn thất điện năng trong mạng điện : DA = SDP2t = 4,627.3411 = 15782,697(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh ).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).162786,4.106 + 15782,697.103.500 = 39634,70.106(đ) 3.Phương án III: a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tính toán tương tự như các trường hợp trên ta có bảng tổng kết : Bảng 15 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.3 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 50 24,2 5,943 1,515 1-2 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-3 22 10,648 9,0 0,444 NĐ-4 20 9,68 13,68 0,558 NĐ-5 30 14,52 9,54 0,876 NĐ-6 32 15,488 8,415 0,879 ồDP 4,482(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Bảng 16 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.3 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 150 644,8 56,6 36495,68 1-2 70 608 22,4 13619,2 NĐ-3 70 608 40 24320 NĐ-4 70 608 60,8 36966,4 NĐ-5 70 608 42,4 25779,2 NĐ-6 95 616 51 31416 ồKd 168596,48.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : tổng tổn thất điện năng của mạng điện : DA = SDP3.t =4,482.3411 = 15288,102(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).168596,48.106+ 15288,102.103.500 = 40520,36.106(đ) 4.Phương án IV: a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tính toán tương tự như các trường hợp trên ta có bảng tổng kết : Bảng 15 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.4 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 50 24,2 5,943 1,515 1-2 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-3 42 20,328 4,20 0,756 3-4 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-5 62 30,008 4,452 1,746 5-6 32 15,488 4,67 0,488 ồDP 4,925(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Bảng 16 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.4 Lộ Dây AC 1,6.Koi.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 150 644,8 56,6 36495,68 1-2 70 608 22,4 13619,2 NĐ-3 120 627,2 40 25088 3-4 70 608 22,4 13619.2 NĐ-5 150 644,8 42,4 27339,52 5-6 95 616 28,3 17455,44 ồKd 133617,04.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : Tổng tổn thất điện năng của mạng điện : DA = SDP3.t =4,925.3411 = 16799,175(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).133617,04.106+ 16799,175.103.500 = 34454,91.106(đ) 5.Phương án V : a.Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây NĐ-1 : DP1 = .R1 = .13,018 = 1,195(MW) Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau : Bảng 13 : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây PA.5 Lộ P(MW) Q(MVAR) R(W) DP(MW) NĐ-1 30 14,52 13,018 1,195 NĐ-2 20 9,68 12,13 0,495 NĐ-3 22 10,648 5,40 0,972 NĐ-4 20 9,68 5,152 0,210 NĐ-5 33 15,952 7,208 0,800 NĐ-6 29 14,056 10,71 0,919 5-6 3 1,432 13,018 0,012 ồDP 4,603(MW) b.Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện : Giả sử các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây được xác định theo công thức sau : K1 = 1,6.Ko1.L1 L1 = 56,6km,Ko1 = 380.106 (đ/km) đ K1 = 1,6.380.56,6.106 = 34412,8.106 (đ/km) Đối với dây đơn K6 = 403.51.106 = 20553.106( km) Bảng 14 : Vốn đầu tư xây dựng mạng điện PA.5 Lộ Dây AC Ki.106(đ/km) L 1,6.Koi.Li.106(đ/km) NĐ-1 70 608 56,6 34412,8 NĐ-2 70 608 53,9 32771,2 NĐ-3 70 608 40 24320 NĐ-4 70 608 60,8 36966,2 NĐ-5 185 416 42,4 17638,4 NĐ-6 150 403 51 20553 5-6 70 380 28,3 10754 ồKd 144148,6.106(đ/km) c.Xác định chi phí tính toán hàng năm : thời gian tổn thất công suất cực đại: t = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411h Tổn thất điện năng trong mạng điện : DA = SDP2t = 4,603.3411 = 15700,833(MWh) Chi phí tính toán hàng năm : Z = (atc + avh ).Kd + DA.C = (0,125 + 0,07).144148,6.106 + 15700,833.103.500 = 35959,39.106(đ) Vậy ta có bảng so sánh các phương án như sau : Bảng 17 : Bảng so sánh các phương án Phương án Thông số I II III IV V DUbt-max o/o 4,722 4,542 6,056 6,48 6,031 DUsc-max o/o 9,444 7,838 10,866 10,948 15,471 Z.106(đ) 43789,15 39634,70 40520,36 34454,91 35959,39 Ta có : = .100o/o = 11,83o/o >5o/o = .100o/o = 3,43o/o <5o/o So sánh điều kiện kinh tế ta loại bỏ 3 phương án I, II, III vì có chi phí lớn. Còn lại 2 phương án IV, V thì ta nhận thấy phương án IV là tối ưu hơn. Vì vậy ta chọn phương án IV. CHƯƠNG IV lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây I.Lựa chọn máy biến áp : Tất cả các phụ tải trong hệ thống điện đều là hộ loại I,vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này cần đặt hai MBA trong mỗi trạm khi chọn công suất của MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA còn lại ở chế độ sau sự cố. Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40 o/o trong thời gian phụ tải cực đại. Công suất của mỗi MBA trong trạm có n MBA xác định theo công thức : S ≥ Trong đó : Smax : phụ tải cực đại của trạm K : hệ số quá tải của MBA trong chế độ sau sự cố ,K =1,4 n : số MBA trong trạm đói với trạm có hai MBA,công suất mỗi MBA là : S ≥ tính công suất MBA trong trạm 1 : ãPhụ tải 1: Ta có : P1mâx = 30(MVA); Q1max = 14,52(MVAR) S1 ≥ = 23,806(MVA) → chọn MBA : TPDH - 25000/110 ãPhụ tải 2 Ta có P2max =20(MVA), Q2max = 9,68(MVAR) S2 ≥ = 15,871(MVA) đ chọn MBA : TDH - 16000/110 ãPhụ tải 3 Ta có : P3max =22(MVA), Q3 max = 10,648(MVAR) S3 ≥ = 17,46(MVA) đ chọn MBA : TDH - 25000/110 ãPhụ tải 4 ta có : P4max = 20(MVA),Q4max = 9,68(MVAR) S4≥ = 15,871(MVA) đ chọ._.