Đồ án Môn học mạng lưới điện

Mở đầu Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như : Từ điện năng dễ dàng chuyển thành dạng năng lượng khác (cơ nặng, nhiệt năng, hoá năng…) dễ chuyền tải điện năng. Môn học mạng lưới điện là một trong những môn học chính và quan trọng nhất trong chương trình đào tạo kỹ sư chuyên nghành hệ thống điện. Đồ án môn học mạng lưới điện là một phần rất quan trong trong chương trình môn học mạng lưới điện. Đồ án môn học mạng lưới điện giúp cho sinh viên làm quen và vận hành những kiến thức đã học vào việc tính toán, thiết kế một lưới điện cung cấp. Chương I cân bằng công suất Đặc điểm của công suất điện năng là ở mỗi thời điểm công suất tiên thụ của phụ tải là khác nhau, nên khi thiết kế mạng cần phải xem xét khả năng cung cấp và tiêu thụ trong hệ thống có cân bằng hay không. Qua đó xác định sơ bộ phương thức vận hành cho từng nhà máy điện trong các trang thái vận hành cực đại, cực tiểu và sau sự cố. I- cân bằng công suất tác dụng: Phương trình cân bằng: ồPF= m*ồPi + ồDPmđ + ồPtd + ồPdt Trong đó m Hệ số đồng thời.ở đây ta lấy m=1. ồPF Tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của các nhà máy điện trong hệ thống. ồPi Tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ. ồDPmđ Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.Ta lấy:ồDPmđ =5%*ồPi ồPtd Tổng công suất tác dụng tự dùng của các nhà máy điện. ồPtd Tổng công suất tác dụng dự trữ của hệ thống. Giả thiết nguồn điện đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng theo yêu cầu của phụ tải : Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng ồPF =ồPyc=m*ồPpt+ồDPmđ Vậy ồPpt= Ppt1+ Ppt2+ Ppt3+ Ppt4+ Ppt5+ Ppt6 ồPpt =36+34+24+24+34+36=188 (MW) ồDPmđ =5/100*188=9.4 (MW) ồPF=ồPyc =188+9.4=197.4 (MW) II. Cân bằng cốnguất phản kháng. Phương trình cân bằng Q ồQyc=m*ồQpt+ồDQl-ồDQc+ồDQba+ồQtd+ồQdt Trong đó: ồQyc: Tổng công suất phản kháng yêu cầu. m Là hệ số đồng thời, ở đây ta lấy m=1 ồQpt=ồPpt*tgjt Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ max Trong đó ồDQl : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường đây của mạng. ồDQc : Tổng tổn thất công suất phản kháng do dòng điện dung trên dường dây sinh ra ồDQba: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ thống. ồQtd : Tổng công suất phản kháng tự dùng của các NMĐ. ồQdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống. Trong khi tính sơ bộ: ồDQl=ồDQc ồDQba=15%ồQpt ồQtd=ồQdt=0 Với: cosj=0.85 đtgj=0.62 ồQpt=ồPpt*tgj = 188*0.62=116.56 (MVAr) ồDQba=15/100*116.56=17.484 (MVAr) ồQyc =116.56+17.484 = 134.044 (MVAr) ồQF=ồPF*tgj=197.4*0.62= 122.388 (MVAr) So sánh : ồQyc và ồQF ồQF=122.388 (MVAr) < ồQyc=134.044 (MVAr) Vì vậy khi tính sơ bộ cần phải đặt thiết bị bù,tổng công suất bù là: ồQbù=ồQyc-ồQF=134.044 - 122.388 = 11.656(MVAr) Tiến hành bù sơ bộ dựa trên nguyên tắc: Ưu tiên bù cho các hộ ở xa có cosj thấp ( là hộ 4)và bù đến cosj=0.92 Lượng công xuất còn lại ta bù cho hộ ở gần kế tiếp hộ vừa bù, cosj cao hơn (là hộ 2). Ta có : Hộ 4 cosj4= 0.92 ị tgj4=0.42 Qb4=Q4-Q4’=24*0.62-24*0.42=4.8 (MVAr) Lượng công xuất còn lại ta bù cho hộ 2 Qb2 =11.156 - 4.8 = 6.856 (MVAr) Ta có : Q2’=Q2-Qb2=34*0.62- 6.856 = 14.224 (MVAr) Vậy: tgj=Q2’/P2=14.224/34=0.42ịcosj=0.92 Bảng tính sơ bộ. stt Hộ 1 Hộ 2 Hộ 3 Hộ 4 Hộ 5 Hộ 6 Pmax(MW) 36 34 24 24 34 36 Qmax(MVAr) 22.32 21.08 14.88 14.88 21.08 22.32 Qb(MVAr) 0 6.856 0 4.8 0 0 Qbmax(MVAr) 22.32 14.28 14.88 10.08 21.08 22.32 Cosj (trước bù) 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Cosj (sau bù) 0.85 0.92 0.85 0.92 0.85 0.85 chương 2 Các phương án nối dây – chọn phương án tối ưu về kinh tế - kỹ thuật - Căn cứ vào nhu cầu cung cấp điện và tính chất các hộ tiêu thụ cùng với vị trí tương quan giữa các phụ tải với nhau. Ta dự kiến các phương án nối dây sau. A_ So sánh chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án. 1- Chọn điện áp danh định của mạng điện thiết kế - Dựa trên công thức kinh nghiệm: Trong đó: Ui : Điện áp đường dây thứ i [Kv] Li : Chiều dài của đoạn đường dây thứ i [Km] Pi : Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i [MW] Với Ui=70á170 KV. Khi đó ta chộn điện áp định mức mạng điện thiết kế là 110 KV và điện áp này được sử dụng cho tất cả các phương án thiết kế 2. Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện thiết kế. Chọn tiết diện dây dẫn F( mm2) theo mật độ dòng điện kinh tế ( Jkt). Dự kiến loại dây dẫn là loại dây AC. Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha. Dtb=5 m Căn cứ vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=5000h Với dây AC. Nên ta cố Jkt=1.1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của đường dây được xác định theo công thức. Trong đó: Ii- Dòng điện chạy trên đoạn đường dây thứ i Với n : Số mạch đường dây Si : Công suất chạy trên đoạn đường dây thứ i Uđm : Điện áp định mức mạng điện thiết kế. Sau khi tính được Kjkt ta chọn dây dẫn có tiết diện tiêu chuẩn (Fjkt) gần nhất và tìm được Iicp tương ứng sau đó kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn đã chọn lúc sự cố, giả thiết sự cố nguy hiểm nhất là trường hợp đứt 1 trong 2 mạch của đoạn đường dây thứ i khi đó: Íc=2Ii nếu : ÍscÊ Iicp thì dây dẫn có Fitc đã chọn là đạt yêu cầu. Iisc³Iicp thì ta phải tăng Fi lên đến khi thoả mãn điều kiện IiscÊIicp. 3- Tính tổn thất điện áp Trong đó : Pi, Qi:Công suất chạy trên đoạn đường dây thứ i. Ri, Xi : Điện trở, điện kháng trên đoạn đường dây đó. Đối với đường dây 2 mạch: DUisc%=2*DUibt%. Và DUmax được tính với giả thiết sự cố trên đoạn đường dây có DU lớn nhất và không giả thiết sự cố đồng thời. B. Tính toán chi tiết cho các phương án. N 1 2 3 4 5 6 I- Phương án 1 1- Sơ đồ nối dây 2- Thông số của phương án : Đoạn Đ D N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Pmax (MW) 36 34 24 24 34 36 Qmax (MW) 22.32 14.28 14.88 10.08 21.08 22.32 L (Km) 72.8 92.2 72.11 94.34 70.71 76.16 Chọn điện áp định mức cho hệ thống dựa trên công thức kinh nghiệm Số liệu tính toán được tổng hợp trong bảng sau Đường dây Li (Km) Pi (MW) Ui (KV) N-1 72.8 36 110.5 N-2 92.2 34 109.46 N-3 72.11 24 92.69 N-4 94.34 24 94.92 N-5 70.71 34 107.6 N-6 76.16 36 110.8 Theo bảng trên ta chọn Uđm=110 KV. Điện áp này được sử dụng cho tất cả các phương án thiết kế. 3- Chọn tiết diên dây dẫn . Xét đoạn đường dây N-1 ta có IN-1sc=2*IN-1bt=2*111.14=22.28 A Chọn Ft/c=120 nên ta chọn dây AC-120 Với dây AC-120 có Icp=380>IN1sc=222.28 Vậy tiết diện của đoạn đường dây N-1 đã chọn là phù hợp. Các đoạn đường dây còn lại tính tương tự ta có bảng kết quả sau Đoạn Đ D Iibt (A) Fikt (mm2) Fit/c (mm2) Iicp (A) Iisc (A) N-1 111.14 101 120 380 222.28 N-2 96.97 88.15 95 330 193.94 N-3 74.08 67.34 70 265 148.16 N-4 68.44 62.2 70 265 136.88 N-5 104.97 95.42 120 380 209.94 N-6 111.14 101 120 380 222.28 Theo điều kiện về tổn thất vầng quang. Đối với mạng điện 110 KV thì tiết diện dây dẫn AC phải thoả mãn điều kiện Ft/c ³70 mm.2. Kết hợp với bảng số liệu ta đã tính toán ở trên ta thấy các tiết diện dây dẫn đã chọn trên thoả mãn các điều kiện kinh tế – kỹ thuật. Bảng thông số của các đoạn đường dây đã chọn. Đoạn Đ D L (km) Ft/c (mm2) r0 (W/km) x0 (W/km) b0 (106S/km) R (W) X (W) B (10-4S) N-1 72.8 120 0.27 0.423 2.69 9.83 15.4 391.66 N-2 92.2 95 0.33 0.429 2.65 15.2 19.77 488.66 N-3 72.11 70 0.46 0.44 2.58 16.58 15.86 372.08 N-4 94.34 70 0.46 0.44 2.58 21.69 20.75 486.8 N-5 70.71 120 0.27 0.423 2.69 9.54 14.95 380.4 N-6 76.16 120 0.27 0.423 2.69 10.28 16.1 409.7 ( Với R=0.5r0l ; X=0.5x0l ; B=2b0l ) 4-Tính tổn thát điện áp trên các nhánh ở chế độ vận hành bình thường và khi sự cố. Sử dụng công thức: Sau khi tính toán kết quả được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D P (MW) Q (MVAr) DUbt (%) DUsc (%) N-1 36 22.32 5.76 11.52 N-2 34 14.28 6.6 13.2 N-3 24 14.88 5.24 10.48 N-4 24 10.08 6.03 12.06 N-5 34 21.08 5.28 10.56 N-6 36 22.32 6.03 12.06 Tổng thất điện áp lớn nhất ở chế độ vận hành bình thường là tổn thất điện áp ở phụ tải số 2 trên đường dây. N-2 DUmaxbt%=6.6 % < 15% DUmaxsc%=13.2 % < 20% Vậy phương án đã cho đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, khả năng mở rộng và phát triển phụ tải cao, các sự cố mỗi nhánh ít ảnh hưởng đến toàn mạng điện. II- Phương án 2. N 1 2 3 4 5 6 Sơ đồ nối dây 2- Thông số của phương án Đoạn Đ D N-1 N-2 N-3 3-4 N-5 N-6 P(MV) 36 34 48 24 34 36 Q(MVAr) 22.32 14.28 24.96 10.08 21.08 22.32 L (km) 72.8 92.2 72.11 41.23 70.71 76.16 3- Chọn tiết diện dây dẫn. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D Iibt (A) Fikt (mm2) Fitc (mm2) Iicp (A) Íc (A) N-1 111.14 101 120 380 222.28 N-2 96.97 88.15 95 330 193.94 N-3 42.56 129.6 150 445 285.12 3-4 68.44 62.2 70 265 136.88 N-5 104.97 95.42 120 380 209.94 N-6 111.14 101 120 380 222.28 Các tiết diện dây dẫn Fjkt đã chọn ở bảng trên thoả mãn các yêu cầu và kinh tế- kỹ thuật. Từ các bảng tra cứu các thông số dây dẫn trong sách mạng lưới điện ta có bảng thông số các đoạn đường dây như sau. Đoạn Đ D L (km) AC r0 (W/km) x0 (W/km) b0 (W/km) R (W) X (W) B (10-6S) N-1 72.8 120 0.27 0.423 2.69 9.83 15.4 391.66 N-2 92.2 95 0.33 0.429 2.65 15.2 19.77 488.66 N-3 72.11 150 0.21 0.416 2.74 7.57 15 395.16 3-4 41.23 70 0.46 0.44 2.58 9.48 9.07 212.7 N-5 70.71 120 0.27 0.423 2.69 9.54 14.95 380.4 N-6 76.16 120 0.27 0.423 2.69 10.28 16.1 409.7 (R=0.5r0l ; X=0.5x0l ; B=2b0l) 4- Tính tổn thất điện áp Sau khi tính toán kết quả được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D P (MW) Q (MVAr) DUbt (%) DUsc (%) N-1 36 22.32 5.76 11.52 N-2 34 14.28 6.6 13.2 N-3 48 24.96 6.1 12.2 3-4 24 10.08 2.63 5.26 N-5 34 21.08 5.28 10.56 N-6 36 22.32 6.03 12.06 Tổng thất điện áp lớn nhất ở chế độ vận hành bình thường là tổn thất điện áp ở phụ tải số N-1-2 trên đường dây. N-3-4 DUmaxbt%=8.73 %<15% DUmaxsc%=144.83 %<20% Vậy phương án đã cho đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật,khả năng mở rộng và phát triển phụ tải cao, các sự cố mỗi nhánh ít ảnh hưởng đến toàn mạng điện. II- Phương án 3. N 1 2 3 4 5 6 1- Sơ đồ nối dây 2- Thông số của phương án Đoạn Đ D N-1 3-2 N-3 N-4 N-5 N-6 P(MV) 36 34 58 24 34 36 Q(MVAr) 22.32 14.28 29.16 10.08 21.08 22.32 L (km) 72.8 36.05 72.11 94.34 70.71 76.16 3- Chọn tiết diện dây dẫn. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D Iibt (A) Fikt (mm2) Fitc (mm2) Iicp (A) Íc (A) N-1 111.14 101 120 380 222.28 3-2 96.97 88.15 95 330 193.94 N-3 171.08 155.5 185 510 311.07 N-4 68.44 62.2 70 265 136.88 N-5 104.97 95.42 120 380 209.94 N-6 111.14 101 120 380 222.28 Các tiết diện dây dẫn Fjkt đã chọn ở bảng trên thoả mãn các yêu cầu và kinh tế- kỹ thuật. Từ các bảng tra cứu các thông số dây dẫn trong sách mạng lưới điện ta có bảng thông số các đoạn đường dây như sau. Đoạn Đ D L (km) AC r0 (W/km) x0 (W/km) b0 (W/km) R (W) X (W) B (10-6S) N-1 72.8 120 0.27 0.423 2.69 9.83 15.4 391.66 3-2 36.05 95 0.33 0.429 2.65 5.95 7.73 191.06 N-3 72.11 185 0.17 0.409 2.84 6.13 14.75 409.6 N-4 94.34 70 0.46 0.44 2.58 21.69 20.75 486.8 N-5 70.71 120 0.27 0.423 2.69 9.54 14.95 380.4 N-6 76.16 120 0.27 0.423 2.69 10.28 16.1 409.7 4- Tính tổn thất điện áp Sau khi tính toán kết quả được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D P (MW) Q (MVAr) DUbt (%) DUsc (%) N-1 36 22.32 5.76 11.52 3-2 34 14.28 2.58 5.16 N-3 58 29.16 6.5 13 N-4 24 10.08 6.03 12.06 N-5 34 21.08 5.28 10.56 N-6 36 22.32 6.03 12.06 Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ vận hành bình thường là tổn thất điện áp ở phụ tải số N-2-3 trên đường dây. N-2-3 DUmaxbt%=9.08 %<15% DUmaxsc%=15.58 % < 20% N 1 2 3 4 5 6 Vậy phương án đã cho không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, khả năng mở rộng và phát triển phụ tải thấp, sự cố ở đoạn đường dây trong nhánh ảnh hưởng nhiều đến phụ tải trong nhánh đó. N 1 2 3 4 5 6 II- Phương án 4. 1- Sơ đồ nối dây 2- Thông số của phương án Đoạn Đ D N-1 3-2 N-3 4-5 N-5 N-6 P(MV) 36 34 58 24 58 36 Q(MVAr) 22.32 14.28 29.16 10.88 31.16 22.32 L (km) 72.8 36.05 72.11 44.23 70.71 76.16 3- Chọn tiết diện dây dẫn. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D Iibt (A) Fikt (mm2) Fitc (mm2) Iicp (A) Íc (A) N-1 111.14 101 120 380 222.8 3-2 96.97 88.15 95 330 193.94 N-3 171.08 155.5 185 510 311.07 4-5 68.46 62.2 70 265 136.92 N-5 173.4 157.6 185 510 346.8 N-6 111.14 101 120 380 222.28 Các tiết diện dây dẫn Fjkt đã chọn ở bảng trên thoả mãn các yêu cầu và kinh tế- kỹ thuật. Từ các bảng tra cứu các thông số dây dẫn trong sách mạng lưới điện ta có bảng thông số các đoạn đường dây như sau: Đoạn Đ D L (km) AC r0 (W/km) x0 (W/km) b0 (W/km) R (W) X (W) B (10-6S) N-1 72.8 120 .27 0.423 2.69 9.83 15.4 391.66 3-2 3.05 95 0.33 0.429 2.65 5.95 7.73 191.06 N-3 72.11 185 0.17 0.409 2.84 6.13 14.75 409.6 4-5 41.23 70 0.46 0.44 2.58 9.48 9.07 212.7 N-5 70.71 185 0.17 0.409 2.84 6.01 14.46 401.6 N-6 76.16 120 0.27 0.423 2.69 10.28 16.1 409.7 (R=0.5r0l ; X=0.5x0l ; B=2b0l) 4- Tính tổn thất điện áp Sau khi tính toán kết quả được tổng hợp trong bảng sau Đoạn Đ D P (MW) Q (MVAr) DUbt (%) DUsc (%) N-1 36 22.32 5.76 11.52 3-2 34 14.28 2.58 5.16 N-3 58 29.16 6.5 13 4-5 24 10.08 2.63 5.26 N-5 58 31.16 6.6 13.2 N-6 36 22.32 6.03 12.06 Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ vận hành bình thường là tổn thất điện áp ở phụ tải số N-4-5 trên đường dây. N-4-5: DUmaxbt%=9.23%<15% DUmaxsc%=18.46 %<20% Vậy: Phương án đã cho đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, khả năng mở rộng và phát triển phụ tải cao, các sự cố mỗi nhánh ít ảnh hưởng đến toàn mạng điện. N 1 2 3 4 5 6 V- Phương án 5. 1- Sơ đồ nối dây 2- Chọn tiết diện dây dẫn. N 66 5 Xét đoạn mạch vòng N-5-6-N Giả thiết mạng kín trên là đồng nhất và các đoạn đường dây có cùng tiết diện. Khi đó dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây được xác định như sau. SN5=1/lồ*[(S5*(ln5+l56)+S6*lN6)] Với: Lồ=lN1+lN2+l12=70.71+76.16+40=186.87 km SN1=1/186.78*[(34+j 21.08)*110.71+(36+j 22.32)*76.16] =34.815+j 21.58 MVA SN6=(S5+S6)-SN5 =34+j21.08+36+j22.32-34.815-j 21.85 =35.185+j21.825 S56=SN5-S5 =34.815+j 21.58 - 34 - j 21.08 = 0.815 + j 0.5 Vậy SN5=40.96 MVA SN6=41.40 MVA S65=0.956 MVA Sau khi tính được dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây của mạch vòng. Việc chọn tiết diện dây dẫn mạch vòng và các đoạn mạch còn lại được tính toán tương tự như phương pháp đã trình bày phần trước. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau . Đoạn Đ D Iibt (A) Fikt (mm2) Fit/c (mm2) Iicp (A) Iisc (A) N-1 111.14 101 120 380 222.28 N-2 96.97 88.15 95 330 193.94 N-3 74.08 67.34 70 265 148.16 N-4 68.44 62.2 70 265 136.88 6-5 5.02 4.56 70 265 10.04 N-5 214.99 195.4 240 605 429.04 N-6 217.3 197.5 240 605 434.6 Giả thiết sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt 1 trong các đoạn đường dây N-5 hoặc N-6. Khi đó dòng điện sự cố Theo kết quả tính toán kết hợp với điều kiện tổn thất vầng quang. Các dây dẫn đã chọn ở bảng trên là phù hợp với yêu cầu kinh tế – kỹ thuật. Từ các bảng tra cứu trong sách mạng lưới điện, ta có bảng thông số của các đoạn đường dây trong phương án thiết kế sau: Đoạn Đ D L (km) Ft/c (mm2) r0 (W/km) x0 (W/km) b0 (10-6S/km) R (W) X (W) B 10-6S N-1 72.8 120 0.27 0.423 2.69 9.83 15.4 391.66 N-2 92.2 95 0.33 0.429 2.65 15.2 19.77 488.66 N-3 72.11 70 0.46 0.44 2.58 16.58 15.86 372.08 N-4 94.34 70 0.46 0.44 2.58 21.69 20.75 486.8 N-5 70.71 240 0.13 0.39 2.86 9.1923 27.58 202.23 N-6 76.16 240 0.13 0.39 2.86 9.9 29.7 217.8 5-6 40 70 0.46 0.44 2.58 18.4 17.6 103.2 - Đường dây 1 mạch : R=r0*l ; X=x0*l ;B=b0*l - Đường dây 2 mạch : R=0.5*r0*l ; X=0.5*x0*l ; B=2*b0*l 3- Tính tổn thất điện áp. Tương tự như các phương án đã trình bày. Sau khi tính toán kết quả được tổng hợp trong bảng sau Đoạn đương dây DUmaxbt (%) DUsc (%) N-1 5.76 11.52 N-2 6.6 13.2 N-3 5.24 10.48 N-4 6.03 12.06 N-5 7.56 15.2 N-6 8.2 16.4 5-6 0.2 0.4 Tổng hợp phương án : DUmaxbt=8.4 %<15% DUmaxsc=16.8 % <20% Vậy phương án đã cho không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, khả năng mở rộng và phát triển phụ tải thấp, sự cố ở đoạn đường dây trong nhánh ảnh hưởng nhiều đến phụ tải trong nhánh đó. Bảng so sánh chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án. P.án DU% I II III IV V DUmaxbt% 6.6 8.73 9.08 9.23 8.4 DUmaxsc% 13.2 14.83 15.58 15.83 16.8 Theo bảng so sánh trên ta chọn 3 phương án (I,II,III ) để so sánh chỉ tiêu về kinh tế và chọn ra phương án tối ưu nhất. c.So sánh các chỉ tiêu kinh tế. Việc so sánh về mặt kinh tế giữa các phương án dựa vào chi phí hàng năm Z. Tìm ra Zmin để đưa ra phương án tối ưu. Trong khi tính toán tìm hàm Z các phương án ta giả thiết có, số lượng máy biến áp như nhau, số lượng máy cắt như nhau, số lượng dao cách ly như nhau. Hàm chi phí hàng năm Z được tính theo công thức: Z=(avh+atc)Kd+DA*C Trong đó: avh hệ số vận hành với avh=0.04 atc hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn với atc=0.125 Kd tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây Kd=ồKdi=ồa*li*K0i K0i suất đầu tư cho 1 km đường dây có tiết diện Fi Li chiều dài đường dây thứ i có tiết diện Fi a - Hệ số điều chỉnh Đường dây 1 mạch a=1 Đường dây 2 mạch 1 cột a=1.6 Đường dây 2 mach 2 cột a=1.8 DA tổng tổn thất điện năng hàng năm. DA=ồDPi*t DPi Tổng công suất tổn thất ở chế độ cực đại trên đường dây thứ i. t Thời gian tổn thất công suất lớn nhất. t=(01.24+Tmax*10-4)2*8760=(0.124+5000*10-4)*8760=3411 h C giá thành 1KWh điện năng tổn thất C=500 đ/KWh Với giả thiết đường dây thiết kế là cột ly tâm lõi thép có Uđm=110 kV. Tra sách thiết kế mạng lưới điện ta có suất đầu tư cho 1 số đường dây có tiết diện khác nhau như sau Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC150 AC-185 ACO-240 K0i(106đ/km) 168 224 280 336 392 444 Để tính toán cho các phương án ta sử dụng 1 số công thức Kdi=K0i*li*a=1.6*K0i*li 1-Phương án1 Xét đoạn đường dây N-1 KN1=K0i*li*a=1.6*280*106*72.8=32.61*109 đồng Các đoạn đường dây còn lại được tính tương tự kết quả được tổng hợp trong bảng sau. Đoạn Đ D Li (km) AC (mm2) K0i (106đ) Kdi (109đ) Pimax (MW) Qimax (MVAr) R (W) DPimax (MW) N-1 72.8 120 280 32.61 36 22.32 9.83 1.46 N-2 92.2 95 224 33.04 34 14.28 15.2 1.71 N-3 72.11 70 168 19.38 24 14.88 16.58 1.09 N-4 94.34 70 168 25.36 24 10.08 21.69 1.21 N-5 70.71 120 280 31.68 34 21.08 9.54 1.26 N-6 76.16 120 280 34.12 36 22.32 10.28 1.46 Kd=ồKdi=176.19 ồDPi=8.19 DA=ồDPi*t=8.19*3411*103=27936090 KWh Z=(0.125+0.04)*176.19*109+27936090*500=43.03*109 đ 2- Phương án 2 Tương tự như phương án1, sau khi tính toán ta có bảng Đoạn Đ D Li (km) AC (mm2) K0i (106đ) Kdi (109đ) Pimax (MW) Qimax (MVAr) R (W) DPimax (MW) N-1 72.8 120 280 32.61 36 22.32 9.83 1.46 N-2 92.2 95 224 33.04 34 14.28 15.2 1.71 N-3 72.11 150 336 38.77 48 24.96 7.57 1.83 N-4 41.23 70 168 11.06 24 10.08 9.48 0.53 N-5 70.71 120 280 31.68 34 21.08 9.54 1.26 N-6 76.16 120 280 34.12 36 22.32 10.28 1.46 Kd=ồKdi=181.28 ồDPi=8.25 DA=ồDPi*t=8.25*3411*103= 28140750 KWh Z=(0.125+0.04)*181.28*109+28140750*500=43.97 *109 đ 3- Phương án 3 Tương tự như phương án1 sau khi tính toán ta có bảng Đoạn Đ D Li (km) AC (mm2) K0i (106đ) Kdi (109đ) Pimax (MW) Qimax (MVAr) R (W) DPimax (MW) N-1 72.8 120 280 32.61 36 22.32 9.83 1.46 3-2 36.05 95 224 12.92 34 14.25 5.95 0.67 N-3 72.11 185 392 45.23 58 29.16 6.13 2.13 N-4 94.71 70 168 25.36 24 10.08 21.69 1.21 N-5 70.71 120 280 31.68 34 21.08 9.54 1.26 N-6 76.16 120 280 34.12 36 22.32 10.28 1.46 Kd=ồKdi=181.92 ồDPi=8.19 DA=ồDPi*t=8.19*3411*103=27936090 KWh Z=(0.125+0.04)*181.92*109+27936090*500=43.97 *109 đồng Tổng kết và lựa chọn phương án Chỉ tiêu KT-KT Phương án 1 Phương án 2 Phưong án 3 Z (109 đồng) 43.03 43.97 43.97 DUmaxbt% 6.6 8.73 9.08 DUmaxsc% 13.2 14.83 15.58 Từ bảng tổng kết ta thấy phương án 1 có hàm chi phí Z là nhỏ nhất. Tổn thất điện áp ở chế độ làm việc bình thường và ở chế độ sự cố là bé nhất. Vậy ta chọn phương án 1 là phưong án ối ưu để tính toán trong các phần tiếp theo. Chương 3 Chọn số lượng và công suất máy biến áp ở các trạm – chọn các sơ đồ trạm và vẽ sơ đồ mạng điện thiết kế. I-Lựa chọn số lưưọng và công suất MBA Căn cứ vào công suất của phụ tải, yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải, tính chất của hộ tiêu thụ loại 1 nên ta chọn mỗi trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song. MBA được chọn ở đây là MBA 3 pha 2 cuộn dây điều chỉnh điện áp dưới tải có Ucđm=115 KV có phạm vi điều chỉnh nằm trong dải Uđc=±9*1.78%Ucđm Công sút định mức của các MBA chọn theo Smax của phụ tải và xét đến trường hợp 2 MBA đang làm việc song song mà có 1 máy bị sự cố thì máy kia phải làm việc qúa tải với hệ số quá tải k=1.4. Cho phép quá tải 40% trong 5 ngày đêm mỡi ngày đêm không quá 6h. Công suất của các MBA được xác định theo công thức sau Với :Smax công suất lớn nhất của phụ tải ở thạm K=1.4 hệ số quá tải khi sựe cố a- Phụ tải 1 Chọn MBA: TPDH-32000/110 b- Phụ tải 2 Chọn MBA: TPDH-32000/110 c- Phụ tải 3 Chọn MBA: TPDH-25000/110 d- Phụ tải 4 Chọn MBA: TPDH-25000/110 e- Phụ tải 5 Chọn MBA: TPDH-32000/110 f- Phụ tải 6 Chọn MBA: TPDH-32000/110 Từ các MBA đã chọn. Tra bảng phụ lục 16_Sách Mạng lưới điện. Ta có bảng thông số các loại MBA đã chọn. Kiểu MBA Sđm (MVA) Ucđm (MV) Uhđm (KV) Un (%) DPn (KW) DP0 (KW) I0 (%) R (W) X (W) DQ0 (KVAr) TPDH 25000/110 25 115 10.5 10.5 120 29 0.8 2.54 55.9 200 TPDH 32000/110 32 115 10.5 16 145 35 0.75 1.87 66 240 II- Chọn sơ đồ trạm và vẽ sơ đồ mạng thiết kế. Trong đồ án môn học ta cần 3 loại trạm biến áp : Trạm nguồn , trạm trung gian và trạm cuối. 1-Trạm nguồn. Là trạm biến áp tăng từ điện áp máy phát lên đến điện áp của đường dây truyền tải. Đây là MBA lớn và quan trọng nhất trong hệ thống. Tại trạm nguồn ta chọn hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc. 2-Trạm trung gian. Trong các trạm trung gian ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc. 3-Trạm cuối. Đối với đường dây có chiều dài l³70 km thì khả năng xẩy ra xự cố trên đường dây lớn hơn nên ở trạm cuối ta chọn sơ đồ cần có máy cắt ở phía đường dây để cách ly sự cố . Sơ đồ nối dây trạm cuối Đối với đường dây có chiều dài lÊkm. Thì khả năng xảy ra sự cố trên đường dây ít hơn do vậy ở trạm cuói ta chọn sơ đồ cần có máy cắt ỏ phỉa MBA. 4-Sơ đồ nối dây hệ thống cung cấp điện. Chương IV Xác định công suất tối ưu của thiết bị bù. Để giảm công suất phản kháng truyền tải trên đường đây nhằm giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng ta có thể sử dụng phương pháp bù công suất phản kháng tại phụ tải. Nghĩa là đặt thiết bị bù công suất phản kháng ở thanh góp hạ áp trạm biến áp. Dung lượng bù kinh tế cho các hộ tiêu thụ được xác định theo điều kiện phí tổn tính toán hàng năm là nhỏ nhất. Ta sử dụng công thức: Trong đó : Z1=k0*Qb Chi phí về thiết bị bù Z2=DP0*Qb*C0 Chi phí về công suất tác dụng do thiết bị bù tiêu thụ. Chi phí về tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Sau khi đặt thiết bị bù. Với : K0 suất đầu tư cho 1 đơn vị thiết bị bù K0=150.106đ/MVAr DP0 suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù DP0=0.005 KW/KVAr C0 suất chi phí cho tổn thất công suất tấc dụng C0=15*109 đ/MW Qb công suất bù [MVAr] Q công suất phản kháng của phụ tải [MVAr] R điện trở của đường dây MBA Uđm điện áp danh định của mạng điện Giải bài toán tối ưu hoá công suất của thiết bị bù là ta đi tìm giá trị Qbt được xác định từ điều kiện. Giải phương trình trên ta sẽ tìm được Qbkt. 72.8 km 2*32MVA 2AC-120 Qb1 Q1 --------- Nhánh N-1. Sơ đồ thay thế: Qb1 Q1 Rd1 Rb1tđ Ta có Rb1tđ=0.5*Rb=0.5*1.87=0.935 W R=Rd1+Rb1tđ=9.83+0.935=10.765 W =13.89 MVAr Kiểm tra lại sosj ịcosj=0.97 Chỉ bù đến cosj=0.95 đtgj=0.329 Nên ịQbit=10.476 MVAr Nhánh N-2. 92.2 km Q2 AC-95 Qb1 --------- 2*32MVA Qb2 Q2 Rd2 Rb2tđ Sơ đồ thay thế: Ta có : Rb2tđ=0.5*Rb=0.5*1.87=0.935 W R=Rd2+Rb2tđ=15.2+0.935=16.135 W =8.66 MVAr Kiểm tra lại sosj ịcosj=0.98 Chỉ bù đến cosj=0.95 đtgj=0.329 Nên: ịQb2t=3.1 MVAr 72.11 km 2*25MVA 2AC-70 Qb3 Q3 --------- Nhánh N-3. Sơ đồ thay thế: Qb3 Q3 Rd3 Rb3tđ Ta có : Rb1tđ=0.5*Rb=0.5*2.54=1.27 W R=Rd1+Rb1tđ=16.88+1.27=17.85 W =9.79 MVAr Kiểm tra lại sosj ịcosj=0.978 Chỉ bù đến cosj=0.95 đtgj=0.329 Nên: ịQb3t=6.98 MVAr 94.34 km 2*25MVA 2AC-70 Qb4 Q4 --------- Nhánh N-4. Sơ đồ thay thế: Rb4tđ Rd4 Q4 Qb4 Ta có : Rb4tđ=0.5*Rb=0.5*2.