Đồ án Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống điện

Chương I Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong hệ thống. Chất lượng điện được đặc trưng bằng các giá trị quy định của điện áp và tần số trong mạng điện. Chất lượng điện năng ảnh hưởng đến nhiều chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của các hộ dùng điện. Các thiết bị dùng điện chỉ có thể làm việc với hiệu quả trong trường hợp điện năng có chất lượng cao. Các chỉ tiêu chính của chất lượng điện năng là độ lệch tần số, độ lệch điện áp, dao động điện áp, sự không đối xứng và không hình sin của đường cong điện áp. Sự thay đổi của phụ tải trong các mạng cung cấp và phân phối, dẫn đến sự thay đổi điện áp ở các hộ tiêu thụ. Điện áp giảm khi phụ tải tăng, điện áp tăng khi phụ tải giảm. Độ lệch điện áp càng lớn, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các thiết bị dùng điện càng giảm. Chế độ vận hành ổn định của hệ thống chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất có tác dụng và công suất phản kháng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng và công suất tác dụng làm cho điện áp giảm sút. Mặt khác thay đổi điện áp ảnh hưởng đến sự thay đổi tần số và ngược lại. Đề bài không cho trước công suất của nguồn nên ta giả thiết nguồn có dung lượng đủ lớn để cung cấp lượng công suất tác dụng và công suất phản kháng theo yêu cầu của phụ tải. Cân bằng công suất tác dụng. Dựa vào công suất của các phụ tải đã cho, ta xác định lượng công suất tác dụng của nguồn cần phát ra như sau: Quan hệ công bằng về công suất tác dụng giữa nguồn và phụ tải được biến điện qua công thức. Trong đó: PF: Tổng công suất tác dụng phát ra của các nhà máy điện. m: Hệ số sử dụng công suất đồng thời cực đại của các phụ tải; khi thiết kế sơ bộ lấy m = 1. SPpt: Tổng công suất tác dụng cực đại của phụ tải. S DP: Tổng tổn thất công suất tác dụng của các nhà máy điện, khi thiết kế sơ bộ ta lấy bằng 5% SPpt. SDPtd: Tổng công suất tác dụng tự dùng của các nhà máy điện; khi thiết kế sơ bộ lấy bằng không. SPdt: Tổng công suất tác dụng dự trữ của các nhà máy điện; ở đây ta cũng coi bằng không. Từ công suất tải đã cho ta có: SPpt = 36 + 28 + 32 + 32 + 28 + 36 = 192 MW. SDP = 5% x SPpt = 5% x 192 = 96 MW. Vậy lượng công suất tác dụng mà nguồn cần phát ra là: P = 192 + 9,6 = 201,6 MW. II. Cân bằng công suất phản kháng. Nội dung phần này là ta tính công suất phản kháng yêu cầu cần phải có là bao nhiêu và tổng công suất do các nhà máy điện phát ra là bao nhiêu rồi so sánh để kết luận có cần bù công suất phản kháng hay không? Công suất phản kháng theo yêu cầu của hệ thống được tính theo công thức sau: Qyc = m SQpt + SDQ1 + SDQC + SDQba + SQtd SQdt. Trong đó: m: Hệ số đồng thời sử dụng công suất cực đại; lấy m = 1 - SQpt; là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải. QC: Là tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra. SDQ1: Là tổng công suất phản kháng do điện cảm của đường dây tiêu thụ. SDQba: Là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các nhà máy biến áp của toàn bộ hệ thống. SQtd: Là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy phát điện. SQdt: Là tổng công suất phản kháng dự trữ của các nhà máy phát điện. Khi thiết kế sơ bộ ta lấy các thành phần SDQ1 =SQC; SDQba = 15%SQpt hoặc 10% SSpt; SQtd = 0; SQdt =0. Từ công suất tác dụng và hệ số cos đã cho ta tính được công suất phản kháng như sau: cosj = 0,85 ị j = 31,780 Q1 = P1 tgj = 36 x tg 31,780 = 22,32 MVAr. Q2 = P2 tgj = 28 x tg 31,780 = 17,36 MVAr. Q3 = P3 tgj = 32 x tg 31,780 = 19,84 MVAr. Q4 = P4 tgj = 32 x tg 31,780 = 19,84 MVAr. Q5 = P5 tgj = 28 x tg 31,780 = 17,36 MVAr. Q6 = P6 tgj = 36 x tg 31,780 = 22,32 MVAr. SQpt = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 119,04 MVAr. SDQbac = 15%S1Qpt = 17,86 MVAr. Công suất phản kháng theo yêu cầu là: QYC = SQpt + SDQbac = 136,9 MVAr. Tổng công suất phản kháng do nhà máy phát điện phát ra được tính như sau: QF = PF tgjF = 201,6 x 0,62 = 124, 99 MVAr. Với tgj = 0,62 xác định từ hệ số công suất trên thanh góp cao áp của nhà máy điện khu vực: Cosj = 0,85. So sánh QF với QYC ta thấy công suất phản kháng mà nguồn phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống do vậy ta cần bù công suất phản kháng. Qb = QYC – QF = 136,9 – 124,99 = 11,91 MVAr. Cần bù công suất phản kháng ở những phụ tải xa nguồn. Qb = 11,91 MVAr. DO đó ta cần phải bù công suất phản kháng ở những phụ tải xa nguồn, ta bù công suất phản kháng ở phụ tải 3, 4, 5 và tăng Cosj = 0,90 ở những phụ tải đó để Qb ằ Qb3 + Qb4 + Qb5. Ta có Cosj 0,90 ị tgj = 0,48. Qb4 = Qb3 = Q3 – P3.tgj = 19,84 – 32.0,48 = 4,48 MVAr. Qb5 = Q5 – P5. tgj = 17,36 – 28.0,48 = 3,92 MVAr. Qb3 + Qb4 + Qb5 = 4,48 + 4,48 + 3,92 = 12,88 MVAr Do đó ta có công suất phản kháng ở phụ tải 3, 4, 5 sau khi bù công suất phản kháng. Q3’ = Q3 – Qb3 = 19,84 – 4,48 = 15,36 MVAr. Q4’ = Q4 – Qb4 = 19,84 – 4,48 = 15,36 MVAr. Q5’ = Q5 – Qb5 = 17,36 – 3,92 = 13,44 MVAr Chương II Chọn phương án hợp lý về kinh tế – kỹ thuật. Dự kiến một số phương án nối dây. Việc lựa chọn và vạch tuyến đường đay là công việc đầu tiên của công tác thiết kế đường dây tải điện. Nó có nảh hưởng quyết định đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Các phương án kết dây của lưới điện đều phải xuất phát từ yêu cầu: Cung cấp điện liên tục (tùy theo từng loại phụ tải). Đảm bảo chất lượng điện năng. Đảm bảo an toàn. Kinh tế. Theo đề bài cho cả sáu phụ tải đều là hộ loại I nên các phương án đưa ra nếu đoạn nào không dùng đường dây hai mạch thì phải đi theo đường vòng kín để đảm bảo cấp điện liên tục. Trên cơ sở sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải đã cho, ta có thể có nhiều phương án nối dây. Trong giới hạn của đồ án này, ta chọn 5 phương án nối dây như sau: Phương án 1: Phương án 2: Phương án 3: Phương án 4: Phương án 5: Chọn điện áp định mức của mạng điện. Nguyên tắc chung. Chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những vấn đề rất quan trọng khi thiết kế mạng điện. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của mạng điện thiết kế như: Vốn đầu tư, tổn thất điện, tổn thất điện năng, phí tổn kim loại màu. v.v. Để chọn được cáp điện áp hợp lý, phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Phải đáp ứng được các yêu cầu phụ tải sau này. Cấp điện áp phải phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia. Cấp điện áp được chọn phải làm cho mạng điện có chi phí tính toán nhỏ nhất. Trong thực tế tính toán sử dụng công thức kinh nghiệm. Trong đó: Ui: Điện áp của nhánh thứ i (kV) li: Chiều dài của nhánh thứ i. (Km) Pi: Công suất tác dụng của nhánh i (MW) Nếu Ui = (70 á 160 kV) thì lấy Uđm = 110 kV. Tính toán chọn cấp điện áp định mức của mạng điện. Trong thời hạn của bài thiết kế này, một cách gần đúng ta chọn phương án hình tia (Phương án 1) làm phương án cơ sở để lựa chọn điện áp định mức của mạng điện. Theo công thức tính kinh nghiệm và các số liệu của sơ đồ phương án 1 ta lập bảng sau: Đường dây P(MW) l(km) U(kV) MĐ á 1 36 82,5 111,37 MĐ á 2 28 73 99 MĐ á 3 32 103 107,63 MĐ á 4 32 86 106,13 MĐ á 5 28 90,5 100,7 MĐ á 6 36 76,2 110,8 Tất cả các giá trị của bảng tính được đều nằm trong khoảng 70 á160 kV nên điện áp định mức của mạng chọn là: 110kV. Chọn tiết diện dây dẫn của từng đoạn đường dây. Đường dây 110 kV có chiều dài lớn lên ta chọn dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt). Công thức xác định tiết diện dây dẫn theo Jkt là: Trong đó: Fitt là tiết diện tính toán của đoạn dây dẫn thứ i (mm2). Imax là cường độ dòng điện trên đoạn thứ i khi tải cực đại đo bằng A. Imax được tính như sau: với đường dây một mạch. với đường dây hai mạch. Jkt là mật độ dòng điện kinh tế của đoạn thứ i, nó phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất và loại dây dẫn (A/mm2) + Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000h. + Giả thiết toàn mạch dùng loại dây AC. Từ bảng B.44 trang 180. Sách mạng và hệ thống điện ta tra được: Jkt = 1,1 A/mm2 Sau khi đã chọn được tiết diện tiêu chuẩn gần nhất, cần kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện vầng quang, điều kiện độ bền cơ và theo điều kiện phát nóng lúc sự cố: Điều kiện phát sinh vầng quang: Để đảm bảo không có phát sinh vầng quang thì dây dẫn phải có tiết diện tối thiểu là: 70 mm2 (Đối với đường dây có điện áp ³ 110 kV (Bảng B.10 – T153). Điều kiện độ bền cơ: Được phối hợp với điều kiện vầng quang. Vì vậy thỏa mãn điều kiện vầng quang thì cũng thõa mãn điều kiện độ bền cơ. Điều kiện phát nóng lúc sự cố: Dòng điện trên đường dây lúc có sự cố (ISC) phải thỏa mãn điều kiện. ISC ÊK.ICP Trong đó: K: Hệ số điều chỉnh dòng điện khi nhiệt độ của môi trường đặt dây dẫn khác với nhiệt độ tiêu chuẩn ứng với ICP đã cho. ở đây lấy K = 0,91 ứng với nhiệt độ trung bình bằng 300C. ISC: Dòng điện sự cố khi đứt 1 trong hai mạch dây, được xác định như sau: ICP: Dòng điện cho phép ứng với các tiết diện tiêu chuẩn của dây dẫn tra bảng B.33 – T173 Sách mạng về hệ thống điện. Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 1: Tính dòng công suất chạy trên đoạn đường dây được xác định theo công thức. Si = Pi + JQi Theo các số liệu đã cho ta tính được: S1 = 36 + j 22,32 = 42,35 31,780 MVA S2 = 28 + j 17,36 = 32,94 31,780 MVA S3 = 32 +j 15,36 = 35,55 25,640 MVA S4 = 32 + j 15, 36 = 35,55 25,64 MAV S5 = 28 + j 13,44 = 31,11 26,64 MAV S6 = 36 + j 22,32 =42,35 31,78 MAV b. Tính dòng điện chạy trên các đoạn đường dây: Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đường dây (2 mạch) được xác định theo công thức. Với các số liệu tính ở trên ta tính được: c.Chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn gần nhất. Từ Iimax ta xác định được cá cho các đoạn đường dây. Căn cứ vào các Fitt ta chọn được tiết diện của các đoạn đường dây chuẩn gần nhất. Từ các số liệu và kết quả tính toán hình tròn ta có bảng. Đường dây Smax MrA Imax A Ftt mm2 Ftc mm2 ICP A ISC A MĐ - 1 42,35 111,14 101,04 120 380 222,24 MĐ - 2 32,94 86,44 78,58 95 330 172,88 MĐ - 3 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ - 4 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ - 5 31,11 81,64 74,22 95 330 163,24 MĐ - 6 42,35 111,14 101,04 120 380 222,24 Nhận xét: Từ các kết quả trong bảng ta nhận xét thấy tiết diện chọn của các đoạn đường dây thỏa mãn các điều kiện. Điều kiện phát sinh vầng quang. Điều kiện độ bền cơ. Điều kiện phát nóng lúc sự cố. Bảng tổng hợp thông số các đoạn đường dây của phương án1. Đường dây Chiều dài km Loại dây r0 W/km X0 W/km B0 W/km Số mạch R W X W B/2 106S MĐ - 1 82,5 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 11,13 17,448 221,93 MĐ - 2 73 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 12 15,66 193,5 MĐ - 3 103 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 16,99 22,1 272,95 MĐ - 4 86 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 14,2 18,447 227,9 MĐ - 5 90,5 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 14,93 19,412 239,8 MĐ - 6 76,2 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 10,29 16,12 204,97 Trong đó: ; ; B = nb0l n: Là số mạch đường dây. l: là chiều dài tuyến đường dây. r0, x0, b0: Điện trở tác dụng, điện dẫn phản kháng, điện kháng của dây dẫn tra từ bảng B, 2, 3, 4 – Trang 142, 144, 145, Sách giáo khoa với Dtb = 5m. Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 2: Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây được xác định theo công thức Si = Pi + jQi. S2-1 = 36 + j22,32 = 42,35 31,780 MVA S2 = 64 + j 39,68 = 75,3 31,780 MVA S3 = 32 + j15,36 = 35,55 25,640 MVA S4 = 32 + j15,36 = 35,55 25,640 MVA S5 = 28 + j 13,44 = 31,11 25,640 MVA S6 = 36 + j 22,32 = 42,35 31,780 MVA Tính dòng chạy trên các đoạn đường dây: Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đường dây (2 mạch) được xác định theo công thức. Chọn tiết diện theo tiêu chuẩn gần nhất. Từ Imax ta xác định được cho các đoạn đường dây. Căn cứ vào Fitt ta chọn được tiết diện của các đoạn đường dây tiêu chuẩn gần nhất. Từ các số liệu và kết quả tính toán bài trên ta có bảng tập hợp sau. Đường dây Smax MVA Imax A Fitt mm2 Fitc mm2 ICP ISC A 2-1 42,35 111,14 101,04 120 380 222,28 MĐ-2 75,3 197,61 179,64 185 510 395,22 MĐ-3 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ-4 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ-5 31,11 81,64 74,22 95 330 163,28 MĐ-6 42,35 111,14 101,44 120 380 222,28 Nhận xét: Từ các kết quả trong bảng ta nhận thấy tiết diện chọn cho đọan đường dây thỏa mãn các điềukiện. Điều kiện phát sinh vầng quang Điều kiện độ bền cơ. Điều kiện phát nóng lúc sự cố. Bảng tổng hợp thông số các đoạn đường dây của phương án 2. Đường dây Chiều dài L km Loại dây R0 W/km X0 W/km b0 106 s/km Số mạch R W X W B/2 106s 2-1 41,3 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 5,57 8,73 111,1 MĐ-2 73 AC-85 0,17 0,409 2,84 2 6,2 14,93 207,3 MĐ-3 103 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 16,99 22,1 272,95 MĐ-4 86 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 14,2 18,447 227,90 MĐ-5 90,5 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 14,93 19,41 239,83 MĐ-6 76,2 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 10,29 32,23 205 Trong đó: ; ;B = nb0l n là số mạch đường dây n = 2 l là chiều dài tuyến đường dây ro, xo, bo là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng của dây dẫn được tra từ bảng B2, 3, 4 trang 142, 144, 145 sách mạng về hệ thống điện ứng Dtb = 5m. 3.Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 3. a. Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây được tính theo công thức Si = Pi + jQi. Theo các số liệu đã cho ta tính được. S2-1 = 36 + j 22,32 = 42,35 31,78 0 MAV S2 = 64 + j 39,68 = 75,3 31,780 MAV S4-3 = 32 + j 15,36 = 35,55 25,640 MAV S4 = 64 + J 30,72 = 71,1 25,640 MAV S5 = 28 + j 13,44 = 31,11 25,640 MAV S6 = 36 + j 22,32 = 42,35 31,780 MAV Tính dòng điện chạy trên các đoạn đường dây. Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đường dây (2 mạch) được xác định theo công thức. Với các số liệu tính ở trên ta tính được: Chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn gần nhất. Từ Iimax ta xác định được cho các đoạn đường dây. Căn cứ vào các Fitt ta chọn đường tiết diện của các đoạn đường dây tiêu chuẩn gần nhất. Từ các số liệu và tính toán nêu trên ta có bảng tổng hợp. Đường dây Simax MVA Iimax A Fitt mm2 Fitc mm2 ICP A ISC A MĐ-2 75,3 197,61 179,64 185 510 395,22 2-1 42,35 111,14 101,04 120 380 222,28 MĐ-4 71,1 186,61 169,65 185 510 373,22 4-3 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ-5 31,11 81,64 74,22 95 330 103,28 MĐ-6 42,35 111,14 101,04 120 380 222,28 Nhận xét: Từ kết quả trong bảng ta nhận thấy tiết diện chọn cho đoạn thỏa mãn điều kiện. Điều kiện phát sinh hồ quang Điều kiện độ bền cơ Điều kiện phát nóng lúc sự cố Bảng tổng hợp thông số các đoạn đường dây của phương án 3. Đường dây Chiều dài L km Loại dây R0 W/km X0 W/km b0 106 s/km Số mạch R W X W B/2 106s MĐ-2 73 AC-185 0,17 0,409 2,84 2 6,2 14,93 207,32 2-1 41,2 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 5,57 8,7 110,82 MĐ-4 86 AC-185 0,17 0,409 2,84 2 7,31 17,6 244,24 4-3 45 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 7,34 9,65 119,25 MĐ-5 90,5 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 14,93 19,41 235,8 MĐ-6 76,2 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 10,29 16,1 205 Trong đó: ; ;B = nb0l n là số mạch đường dây n = 2 l chiều dài tuyến đường dây (km) r0, x0, b0 là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng của dây dẫn được tra từ bảng B 2, 3, 4 trang 142, 144,, 145 sách mạng và hệ thống ứng Dtb = 5. 4.Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 4. a. Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây. Dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây được xác định theo công thức. Si = Pi + jQi. Theo các số liệu đã cho ta thính được S2 = 64 + j 39,68 = 75,3 31,780 MVA S2-1 = 36 + j 22,32 = 42,35 31,78 0 MVA S4 = 64 + J 30,72 = 71,1 25,640 MVA S4-3 = 32 + j 15,36 = 35,55 25,640 MVA S6 = 64 + j 35,76 = 73,3 29,20 MVA S6-5 = 28 + j 13,44 = 31,11 25,640 MVA b. Tính dòng điện chạy trên các đoạn đường dây: Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đường dây (2 mạch) được xác định theo công thức: Với các số liệu tính ở trên ta tính được: c.Chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn gần nhất. Từ Iimax ta xác định được cho các đoạn đường dây. Căn cứ vào các Fitt ta chọn đường tiết diện của các đoạn đường dây tiêu chuẩn gần nhất. Từ các số liệu và tính toán nêu trên ta có bảng tổng hợp. Đường dây Simax MVA Iimax A Fitt mm2 Fitc mm2 ICP A ISC A K.ICP A MĐ-2 75,3 197,61 179,64 185 510 395,22 2-1 42,35 111,14 101,04 120 380 222,28 MĐ-4 71,1 186,61 169,65 185 510 373,22 4-3 35,55 93,30 84,82 95 330 186,6 MĐ-5 73,3 192,36 174,87 185 510 384,72 6-5 31,11 81,64 74,22 95 330 163,28 Nhận xét: Từ kết quả trong bảng ta nhận thấy tiết diện chọn cho đoạn thỏa mãn điều kiện. Điều kiện phát sinh hồ quang Điều kiện độ bền cơ Điều kiện phát nóng lúc sự cố Bảng tổng hợp thông số các đoạn đường dây của phương án 4. Đường dây Chiều dài L km Loại dây R0 W/km X0 W/km b0 106 s/km Số mạch R W X W B/2 106s MĐ-2 73 AC-185 0,17 0,409 2,84 2 6,2 14,93 207,32 2-1 41,2 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 5,57 8,7 110,83 MĐ-4 86 AC-185 0,17 0,409 2,84 2 7,31 14,1 244,24 4-3 45 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 7,34 9,65 119,25 MĐ-6 76,2 AC-185 0,17 0,409 2,84 2 6,48 15,4 216,4 6-5 45 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 7,34 9,65 119,25 Trong đó: ; ;B = nb0l n là số mạch đường dây n = 2 l chiều dài tuyến đường dây (km) r0, x0, b0 là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng của dây dẫn được tra từ bảng B 2, 3, 4 trang 142, 144,, 145 sách mạng và hệ thống ứng Dtb = 5m. Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 5. Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây. Với mạch vòng MĐ - 2 – 1 – MĐ dòng công suất chạy trên các đoạn đường dâyđược tính như sau: SMD-2 = 31,55 +j19,44 = 36,88 31,780 MVA SMD-1 = S1 + S2 – SMD-2 = (36 + j22,32) + ( 28 + j 17,36) – (31,35 + j19,44) SMĐ-1 = 32,65 +j 20,24 = 38,4 31,780 MVA S2-1 = SMĐ -1 –S1 = SMĐ-2 – S2 = (31,35 + j19,44) - ( 28 + j 17,36) S2-1 = 3,35 + j 2,08 = 3,94 31,780 MVA Nhận xét: Nút là một điểm phân chia công suất của mạch vòng MĐ-2-1-MĐ do đó tại nút một tiếp điểm công suất từ hai phía của mạch vòng với các đường dây còn lại, dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây được tính như phương án một. S3 = 32 + j 15,36 = 35,55 25,640 MVA S4 = 32 + j 15,36 = 35,55 25,640 MVA S5 = 28 + j13,4 = 31,11 25,640 MVA S6 = 36 + j 22,32 = 42,35 25,640 MAV b. Tính dòng điện chạy trên các đoạn đường dây: Dòng điện cực đại chạy trên các đoạn đường dây được xác định theo công thức: cho điện trở hai mạch: Với các số liệu tính ở trên ta tính được Iimax cho mạch MĐ -2 -1 – MĐ: Các dòng điện Iimax của các đường dây còn lại. c.Chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn gần nhất. Tương tự như các phương án trên từ Iimax ta xác định được cho các đoạn đường dây. Căn cứ vào các Fitt ta chọn đường tiết diện của các đoạn đường dây tiêu chuẩn gần nhất. Từ các số liệu và tính toán nêu trên ta có bảng tổng hợp. Đường dây Simax MVA Iimax A Fitt mm2 Fitc mm2 ICP A ISC A K.ICP A MĐ-1 38,4 201,54 183,22 185 510 403,08 2-1 3,94 20,67 18,8 95 330 41,34 MĐ-2 36,88 193,57 157,97 185 510 387,14 MĐ-3 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ-4 35,55 93,3 84,82 95 330 186,6 MĐ-5 31,11 81,64 74,22 95 330 163,28 MĐ-6 42,35 111,14 101,04 120 380 222,28 Nhận xét: Từ kết quả trong bảng ta nhận thấy tiết diện chọn cho đoạn thỏa mãn điều kiện. Điều kiện phát sinh hồ quang Điều kiện độ bền cơ Điều kiện phát nóng lúc sự cố Bảng tổng hợp thông số các đoạn đường dây của phương án 5. Đường dây Chiều dài L km Loại dây R0 W/km X0 W/km b0 106 s/km Số mạch R W X W B/2 106s MĐ-1 82,5 AC-185 0,17 0,409 2,84 1 14,02 16,87 234,3 2-1 41,2 AC-95 0,33 0,429 2,65 1 13,6 8,84 109,18 MĐ-2 73 AC-185 0,17 0,409 2,84 1 12,41 14,93 207,32 MĐ-3 103 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 17 22,1 272,95 MĐ-4 86 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 17,2 18,45 227,9 MĐ-5 90,5 AC-95 0,33 0,429 2,65 2 14,93 19,41 239,82 MĐ-6 76,2 AC-120 0,27 0,423 2,69 2 10,3 16,12 204,98 Trong đó: ; ;B = nb0l n là số mạch đường dây n = 2 l chiều dài tuyến đường dây (km) r0, x0, b0 là điện trở tác dụng, điện kháng, điện dẫn phản kháng của dây dẫn được tra từ bảng B 2, 3, 4 trang 142, 144,, 145 sách mạng và hệ thống ứng Dtb = 5m. Tính tổn thất điện áp lớn nhất của các phương án. Trong mối phương án ta tính tổn thất điện áp của tất cả các lộ đường dây trong hai chế độ: chế độ bình thường và chế độ sự cố. Sau đó trong mỗi phương án ta so sánh các lộ với nhau để giữ lại mỗi một chế độ một giá trị cực đại về tổn thất điện áp. Đó là căn cứ chính để so sánh các phương án với nhau về mặt kỹ thuật. Công thức chung để tính DU% của các lộ như sau: Với điện áp định mức của mạng điện là 110kV, ta có: Trong đó: Uđm: Điện áp định mức của mạng điện: kV Pi, Qi: Công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn i: MW. MVAr. Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của đoạn dây thứ i: W n: số đoạn đường dây có trong một lộ. Trong chế độ sự cố ta giả thiết rằng bị đứt một trong hai đường dây và chỉ đứt đoạn đầu nguồn (Với các lộ có nhiều phụ tải). Vì công suất truyền tải trên các đoạn đường dây là không thay đổi nên các đoạn đường dây hai mạch có một đường dây bị đứt sẽ có điện trở và điện kháng tăng lên hai lần so với bình thường. Do đó tổn thất điện áp ở đoạn đó sẽ tăng lên hai lần. Còn các đoạn khác thì tổn thất điện áp không thay đổi. Tính DUMAX của phương án 1. Căn cứ các giá trị Pi, Qi, Ri, Xi tính ở phương án 1 phần chọn tiết diện dây dẫn, ta tính được tổn thất điện áp lúc bình thường của các đường dây như sau: Đường dây Pi (MW) Ri (W) Qi (MVAr) Xi (W) Uđm (kV) DUbt% MĐ-1 36 11,13 22,32 17,448 110 6,53 MĐ-2 28 12 17,36 15,66 110 5,02 MĐ-3 32 17 15,36 22,1 110 7,3 MĐ-4 32 14,2 15,36 18,447 110 6,1 MĐ-5 28 14,93 13,44 19,412 110 5,61 MĐ-6 36 10,29 22,34 16,12 110 6,03 Từ bảng tính các DUibt% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường của mạng là DUmaxbt% = 7,3%. ở chế độ sự cố: Với cách lý luận nêu trên, ta có tổn thất điện áp lúc sự cố của các đường dây như sau: Đường dây DUbt% DUSC% MĐ-1 6,53 13,06 MĐ-2 5,02 10,04 MĐ-3 7,3 14,6 MĐ-4 6,1 12,2 MĐ-5 5,61 11,22 MĐ-6 6,03 12,06 Từ bảng tính các DUISC% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành sự cố của mạng là DUmaxSC% = 14,6%. Tính DUmax của phương án 2: a. ở chế độ bình thường: Căn cứ các giá trị Pi, Qi, Ri, Xi tính ở phương án 3 phần chọn tiết diện dây dẫn, ta tính được tổn thất điện áp lúc bình thường của các dây dẫn như sau: Đường dây Pi (MW) Ri (W) Qi (MVAr) Xi (W) Uđm (kV) DUbt% MĐ-2 64 6,2 38,68 14,93 110 8,17 2-1 36 5,57 22,32 8,73 110 3,27 MĐ-2-1 11,44 MĐ-3 32 17 15,36 22,1 110 7,3 MĐ-4 32 14,2 15,36 18,447 110 6,1 MĐ-5 28 14,93 13,44 19,412 110 5,61 MĐ-6 36 10,29 22,32 16,12 110 6,03 Trong đó: DUNĐ-2bt% = DUNĐ-tbt% + DU1-2bt% Từ bảng tính các DUIbt% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành sự cố của mạng là DUmaxbt% = 11,44%. b. ở chế độ sự cố: Với cách lý luận nêu trên, ta có tổn thất điện áp lúc sự cố của các đường dây như sau: Đường dây DUbt% DUSC% MĐ-2 8,17 16,34 2-1 3,27 6,54 MĐ-2-1 11,44 22,88 MĐ-3 7,3 14,6 MĐ-4 6,1 12,2 MĐ-5 5,61 11,22 MĐ-6 6,03 12,06 Trong đó: DUNĐ-2SC% = DUNĐ-tbt% + DU1-2bt% Từ bảng tính các DUISC% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành sự cố của mạng là DUmaxSC% = 22,88%. Tính DUmax của phương án 3: ở chế độ bình thường: Căn cứ các giá trị Pi, Qi, Ri, Xi tính ở phương án 3 phần chọn tiết diện dây dẫn, ta tính được tổn thất điện áp lúc bình thường của các dây dẫn như sau: Đường dây Pi (MW) Ri (W) Qi (MVAr) Xi (W) Uđm (kV) DUbt% MĐ-2 64 6,2 38,68 14,93 110 8,17 2-1 36 5,57 22,36 8,73 110 3,27 MĐ-2-1 11,44 MĐ-4 64 7,31 30,72 17,6 110 8,3 4-3 32 7,43 15,36 9,65 3,2 MĐ-4-3 11,5 MĐ-5 28 14,93 13,44 19,412 110 5,61 MĐ-6 36 10,29 22,36 16,12 110 6,03 Trong đó: + DUNĐ-2bt% = DUNĐ-tbt% + DU1-2bt% + DUNĐ-3bt% = DUNĐ-4bt% + DU3-4bt% Từ bảng tính các DUIbt% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành sự cố của mạng là DUmaxbt% = 11,5%. b. ở chế độ sự cố: Với cách lý luận nêu trên, ta có tổn thất điện áp lúc sự cố của các đường dây như sau: Đường dây DUbt% DUSC% MĐ-2 8,17 16,34 2-1 3,27 6,54 MĐ-2-1 11,44 22,88 MĐ-4 8,3 16,6 4-3 3,2 6,4 MĐ-4-3 11,5 23 MĐ-5 5,61 11,22 MĐ-6 6,03 12,06 Trong đó: + DUNĐ-2SC% = DUNĐ-1bt% + DU1-2bt% + DUNĐ-3SC% = DUNĐ-4bt% + DU4-3bt% Từ bảng tính các DUISC% nêu trên, ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành sự cố của mạng là DUmaxSC% = 23%. Tính DUMAX của phương án 4: ở chế độ bình thường: Căn cứ các giá trị Pi, Qi, Ri, Xi tính ở phương án 4 phần chọn tiết diện dây dẫn, ta tính được tổn thất điện áp lúc bình thường của các dây dẫn như sau: Đường dây Pi (MW) Ri (W) Qi (MVAr) Xi (W) Uđm (kV) DUbt% MĐ-2 64 6,2 39,68 14,93 110 8,17 2-1 36 5,57 22,38 8,73 110 3,27 MĐ-2-1 11,44 MĐ-4 64 7,31 30,72