Đồ án Thiết kế trạm biến áp phân phối 250kVA; 22/0,4kV

Lời nói đầu Năng lượng nói chung, điện năng nói riêng, đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Trong bối cảnh đó ngành điện đóng góp một phần không nhỏ cho nền kinh tế quốc dân. Để có được điện năng tới nơi tiêu thụ trải qua ba khâu: Sản xuất - Truyền tải - Phân phối. Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện, mạng phân phối và các hộ sử dụng điện thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng một cách tin cậy, kinh tế và chất lượng đảm bảo. Để có được một hệ thống đảm bảo độ tin cậy cung cấp, vận hành có hiệu quả kinh tế ngoài vai trò của công tác vận hành thì vai trò của công tác khảo sát thiết kế ban đầu cũng đóng góp không nhỏ. Công tác khảo sát thiết kế ban đầu đó quyết định đến sự an toàn độ tin cậy và tính kinh tế trong suốt quá trìng sống của hệ thống. Hệ thống điện phức tạp không những được đặc trưng ở cấu trúc, phạm vi của nó mà còn thể hiện ở tính luôn phát triển theo thời gian, phân cấp trong không gian và tính đa chỉ tiêu cần thoả mãn mà thưòng tồn tại mâu thuẫn giữa chúng như: vốn đầu tư, độ tin cậy, thời gian xây dựng, chất lượng điện năng v.v..Do đó công việc quy hoạch thiết kế, điều khiển hệ thống nhằm hài hoà các mâu thuẫn, tìm ra các giải pháp tối ưu về kinh tế kỹ thuật là một nhiệm vụ quan trọng của cán bộ kỹ thuật và nghiên cứu thuộc ngành điện. Đồ án tốt nghiệp của sinh viên hệ thống điện thông qua việc tính toán thiết kế một lưới điện khu vực sẽ tổng hợp lại các kiến thức cơ bản cần cho công việc sau này, đặc biệt là những người làm công tác thiết kế, vận hành hệ thống điện. Đồ án tốt nghiệp của em gồm có 2 phần lớn sau: Phần I: Thiết kế mạng điện khu vực gồm Hệ thống điện, 1 nhà máy Nhiệt điện và 8 phụ tải Phần II: Thiết kế trạm biến áp phân phối 250kVA; 22/0,4kV Phần I: Thiết kế mạng điện cao áp CHƯƠNG I CÂN BằNG CÔNG SUấT I.1. TổNG QUAN Về Hệ THốNG ĐIệN THIếT Kế 1. Những số liệu về nguồn cung cấp Nguồn cung cấp cho hệ thống điện gồm nhà máy điện và nút hệ thống có các số liệu như sau: 1.1. Nhà máy nhiệt điện: Nhà máy gồm có 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 50 (MW) + Công suất đặt: PĐ = 4 * 50 = 200 (MW) + Hệ số công suất : cosjF = 0,85 + Điện áp định mức: 10,5 kV Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70% Pdm ; khi phụ tải P < 30%Pdm, các máy phát ngừng làm việc. Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thường bằng (80 – 90%) Pdm. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% Pdm, nghĩa là: Pkt = 85%Pdm Do đó khi phụ tải cực đại cả 4 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát ra của NĐ là: Pkt = = 170 MW Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng, hai máy phát còn lại sẽ phát 85%Pdm, nghĩa là tổng công suất phát của NĐ là: Pkt = = 127,5 MW Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát 100%Pdm, như vậy: PF = = 150 MW Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện. 1.2 Hệ thống điện Hệ thống điện HTĐ có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110 kV của HTĐ ≥ 0,8. Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa HTĐ và Nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành.Mặt khác, vì HTĐ có công suất vô cùng lớncho nên không cần phảI dự trữ công suất trong nhà máy điện, công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện. 2. Những số liệu về phụ tải Qua phân tích, tính toán ta lập được bảng số liệu về các phụ tải như sau: Bảng 1.1: Số liệu cho biết về phụ tải Hộ tiêu thụ Smax= Pmax + jQmax MVA Smax MVA Smin = Pmin+ jQmin MVA Smin MVA 1 20+j9,60 22,18 12+j5,76 13,31 2 45+j21,60 49,91 27+j12,96 29,95 3 20+j9,60 22,18 12+j5,76 13,31 4 25+j12 27,73 15+j7,20 16,64 5 30+j14,40 33,30 18+j8,64 19,98 6 22+j10,56 24,40 13,20+j6,34 14,64 7 18+j8,64 19,97 10,8+j5,18 11,98 8 35+j16,80 38,82 21+j10,08 23,29 Tổng 215+j103,2 Các phụ tải đều có: - Công suất phụ tải cực tiểu: Pmin = 60% Pmax - Thời gian sử dụng phụ tải cực đại: Tmax = 5500h - Yêu cầu điều chỉnh điện áp của các phụ tải là: T (1; 2; 3) và KT (4; 5; 6; 7; 8) I.2. CÂN BằNG CÔNG SUấT TRONG Hệ THốNG ĐIệN 1. Cân bằng công suất tác dụng Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ diện năng thành số lượng nhận thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có sự dự trữ nhất đinh công suất công suất tác dụng trong hệ thống. Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế la: PNĐ + PHT = PTT =m ồPmax + ồDP + Ptd + Pdt (1-1) Trong đó: PNĐ - tổng công suấtdo nhà máy nhiệt điện phát ra; PHT – công suất tác dụng lấy từ hệ thống; m – hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại; ồDP – tổng tổn thất trong mạng điện, tính sơ bộ có thể lấy ồDP = 5%ồPmax; ồPmax – tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại; Pdt – công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy Pdt = 10% ồPmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy lớn nhất đối với hệ thống không lớn. Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là: Pdt = 0; PTT – công suất tiêu thụ trong mạng điện Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt nhà máy. Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác đinh theo bảng 1.1: ồPmax = 215 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị : ồDP = 5%ồPmax = 0,05.215 =10,75 MW Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy là; Ptd = 10%Pđm = 0,1.200 = 20 MW Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị là: PTT = 215 + 10,75 + 20 = 245,75 MW Tổng công do nhà máy phát ra theo chế độ kinh tế là: PNĐ = Pkt = 170 MW Công suất do nhà máy phát lên lưới là: PFND = PND – Ptd = 150 MW Như vậy, trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho cac phụ tải là: PHT = PTT - PNĐ = 245,75 – 170 = 75,75 MW 2. Cân bằng công suất phản kháng và bù sơ bộ công suất phản kháng Đặc điểm quan trọng trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều là sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra với điện năng tiêu thụ tại mọi thời điểm. Nó bao gồm cả cân bằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng ảnh hưởng lớn tới điện áp và từ đó ảnh hưởng tới chất lượng điện năng. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện. 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. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ điện, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Công thức cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế :             QF + QHT = QTT = mồQmax + ồΔQL - ồQC +ồ Qb + Qdt +Qtd    Trong đó :    QF : tổng công suất phản kháng do các máy phát điện phát ra    QHT : công suất phản kháng sinh ra của hệ thống điện    QTT : công suất phản kháng của tải    ồΔQL : tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện    ồQC: tổn thất công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, tính sơ bộ lấy ồ ΔQL =ồ QC    Qdt : công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, đối với mạng điện thiết kế, ta có thể lấy Qdt = 0.    Qtd : công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện ồ Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ láy  ồ Qb = 15% ồQmax   Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhiệt điện phát ra là:   QF = PF. tgjF = 170.0,62 = 105,4 MVAr Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp: QHT = PHT. tgjHT = 75,75.0,62 = 46,965 MVAr Tổng công suất phản kháng của các phụ tải:         ồQmax = 103,2 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp:         ồΔQb = 15% ồQmax = 15% .103,2 = 15,48 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng tự dùng:     Ta chọn cosjtd= 0,75 thì tgjtd= 0,88. Do đó :        Qtd = Ptd tgjtd = 20. 0,88 = 17,60 MVAr     Ta có tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện :        QTT = 103,20 + 15,48 + 17,60 = 136,28 MVAr Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra: QF + QHT = 105,40 + 46,965 = 152,365 MVAr Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy, không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. CHƯƠNG II CáC PHƯƠNG áN NốI DÂY CủA MạNG ĐIệN II.1 CƠ Sở Lý THUYếT    Các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần được chọn sao cho có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ điện, thuận tiện và an toàn trong vận hành, có khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới. Trong thiết kế hiện nay người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án.Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và nguồn cung cấp, dự kiến một số phơng án và so sánh các phương án về mặt kinh tế - kỹ thuật để chọn ra phơng án tốt nhất. Không cần dự kiến quá nhiều phương án (từ 4 đến 5 phương án hợp lý), đồng thời chú ý chọn những sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức tạp đợc chọn trong trường hợp các sơ đồ đơn giản không thoả mãn những yêu cầu kinh tế - kỹ thuật. Những phương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật :    - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện theo đúng yêu cầu của phụ tải    - Đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp sẽ được tiến hành so sánh về mặt kinh tế.  1. Tính toán lựa chọn điện áp định mức của mạng     Lựa chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong thiết kế mạng điện, bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế.    Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau trong sơ đồ mạng điện.    Trong tính toán sơ bộ xác định điện áp định mức đường dây theo công thức kinh nghiệm: Uđm =4,34. (2-1)     Trong đó : l : khoảng cách truyền tải, km P : công suất truyền tải trên đường dây, MW 2. Xác định tiết diện dây.    Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn được đặt trên các cột bêtông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua.    Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện : F = (2-2) Trong đó : Imax : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A    Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện , A/mm2. Với dây AC và Tmax=5500h 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 = .103, A  (2-3)    trong đó : Uđm : điện áp định mức của mạng điện, kV    Smax : công suất trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA     n : số mạch của đường dây (đường dây một mạch n=1, hai mạch n=2)       Để không xuất hiện vầng quang điện các dây nhôm lõi thép phải có tiết diện tối thiểu : Với U = 110KV thì Fmin= 70 mm2  (dây AC)    Để đảm bảo đường dây vận hành bình thường sau sự cố, cần phải có điều kiện: Isc ≤ Icp    trong đó : Isc : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố    Icp : dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn  3. Xác định tổn thất điện áp     Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức sau :  DUi, bt = (2-4) trong đó : Pi ,Qi  : công suất chạy trên đường dây thứ i Ri ,Xi : điện trở và điện kháng của đường dây thứ i Uđm  : điện áp định mức của mạng điện    Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch do sự cố thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:      DUi, sc % = 2.DUi, bt% Chỉ tiêu kĩ thuật: DUi, bt% = 10 – 15% DUi, sc % = 10 – 20% + Đối với các mạng điện phức tạp: DUi, bt% = 15 – 20% DUi, sc % = 20 – 25% Đối với các tổn thất điện áp như vậy, cần sử dụng các máy biến áp có điều chỉnh điện áp dưới tải trong các tram hạ áp. Đối với đường dây liên lạc ta phải xét các trường hợp sự cố như sau: + Sự cố đứt 1 mạch trên đoạn đường dây liên lạc . + Sự cố 1 tổ máy II.2. Dự kiến các phương án.    Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật của phương án đó. II.3. Phương án I 1. Sơ đồ nối dây 2. Phân bố công suất và chọn điện áp định mức cho mạng điện Công suất của phụ tải và công suất phát của nhà máy khi tính đến tổn thất :    Để tính đến tổn thất ΔP và ΔQ trong lưới và trong trạm giảm áp ta có thể coi công suất P và Q của mỗi phụ tải tăng 5 %. Vậy ta có thể tính được công suất của phụ tải sau khi tính thêm tổn thất : Bảng 2.1. Công suất của phụ tải khi có tổn thất Tải Công suất phụ tải Công suất sau khi có tổn thất 1 20+j9,60 21 + j10,08 2 45+j21,60 47,25 + j22,68 3 20+j9,60 21 +j10,08 4 25+j12 26,25 + j12,60 5 30+j14,40 31,50 + j15,12 6 22+j10,56 23,10 + j11,09 7 18+j8,64 18,90 + j9,07 8 35+j16,80 36,75+ j17,64 Ngoài ra còn tổn thất DQ khá lớn trên máy biến áp ở các nhà máy điện, có thể lấy bằng 8% của công suất nhà máy đi qua máy biến áp. Như vậy công suất của nhà máy phát lên thanh cái cao áp :    SFNĐ = PFNĐ + jQFNĐ = PFNĐ + j(PFNĐ.tgjF - 8%PFNĐ)     = 150+j(150 . 0,62 - 0,08 . 150 ) = 150 +j81 MVA Trong đó: PFNĐ = PNĐ - PTD = 170 – 20 =150MW a. Trường hợp làm việc bình thường Tính điện áp định mức trên đường NĐ - 3 – 4 - HT Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ - 3 là: SN3 = SN - (S5+S6 +S1 + S2) = 150 +j81-(122,85+j58,97) = 27,15 + j22,03 MVA (2-5) Công suất truyền trên đường dây 3 - 4 :       S3- 4 = SN3 - S3 = 27,15 + j22,03 - (21 +j10,08) = 6,15 +j11,95 MVA  Công suất truyền trên đường dây HT - 4 :       SHT- 4 = S4 - S3-4        = (26,25 + j12,60) - (6,15 +j11,95) = 20,10 +j0,65 MVA Điện áp tính toán trên đoạn NĐ - 3: Uđm =4,34. = 97,74 kV Đối với đuòng dây HT – 4: Uđm =4,34. = 85,14 kV Đối với doạn dường dây 3- 4: Uđm =4,34. = 51,28 kV Đối với doạn dường dây NĐ - 1: Uđm =4,34. = 88,87 kV Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-5 - 6 : Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ - 5 có giá trị : NĐ-5 = 5 + 6 = 31,50 +j 15,12 + 23,10 + j 11,09 = 54,60 + j 26,21 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 5-6 có giá trị : 5-6 = 6 = 23,10+ j 11,09 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-8 - 7 : Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-8: HT-8 = 8 + 7 = 36,75 +j 17,64 + 18,90 + j 9,07 = 55,65 + j 26,71 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 8-7 có giá trị : 8-7 = 7 = 18,90 + j 9,07 MVA Tính điện áp của các doạn dường dây còn lại được tiến hành tương tự, ta được kết quả cho trong bảng (2.2) Bảng 2.2. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường dây Công suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây, km Điện áp tính toán, kV Điện áp định mức của mạng Udm, kV NĐ- 1 21 + j 10,08 80,62 88,87 110,00 NĐ -2 47,25 + j22,68 64,03 124,28 110,00 NĐ- 3 27,15 + j22,03 72,80 97,74 110,00 3 - 4 6,15 +j11,95 41,23 51,28 110,00 NĐ - 5 54,60 + j 26,21 28,28 130,35 110,00 5 - 6 23,10+ j 11,09 41,23 87,97 110,00 HT – 4 20,10 +j0,65 53,85 84,09 110,00 HT – 8 55,65 + j 26,71 58,31 133,67 110,00 8 -7 18,90 + j 9,07 44,72 80,86 110,00 Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110 kV. 3. Xác định tiết diện dây dẫn a. Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ - 3 Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại : IN3 = .103  = = 91,75 A Tiết diện dây dẫn: Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, cần chọn dây AC có tiết diện F= 95mm2, dòng điện Icp = 330 A Sau khi chọn tiết diện dây tiêu chuẩn, cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-3- 4 -HT, sự cố có thể xảy ra trong hai trường hợp sau: Ngừng một mạch trên đường dây Ngừng một tổ máy phát điện Nếu ngừng môt mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại: ISC = 2.IN3 = 2.91,75 = 183,50 A Ta thấy: ISC < ICP Nếu ngừng một tổ máy phát, 3 tổ máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ: PF = 3.50 =150 MW Công suất tự dùng trong nhà máy: PTD = 0,10.150 = 15 MW Công suất phát lên lưới : PN = 150 – 15 =135 MW Công suất chạy trên đường dây NĐ -- 3: SNĐ3 = SN – ( S1 + S2 + S5 + S6 ) = 135 + j83,70 –(21+j10,08+47,25+ j22,68 +31,50 + j15,12+ 23,10 +j11,09) = 12,15 + j24,73 S4-3 = S3 - SNĐ3 = 8,85 - j14,65 - Dòng công suất truyền từ HT vào đường dây HT- 4: MVA Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-3: Ta thấy: I2SC < ICP b. Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây HT – 4 Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại : IHT4 = .103  = = 52,77 A Tiết diện dây dẫn: Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, cần chọn dây AC có tiết diện F= 70 mm2, dòng điện Icp = 265 A Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại: ISC = 2.IHT4 = 2.52,77 = 105,55 A Khi ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây: IH4sc = .103  = = 92,27 A Ta thấy: ISC < ICP, nên dây dẫn đã chọn đạt tiêu chuẩn về phát nóng lâu dài cho phép c. Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây NĐ - 1 Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại : IN1 = .103  = = 61,13 A Tiết diện dây dẫn: Chọn dây AC – 70 có ICP = 265A Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại: ISC = 2.IN1 = 2.61,13 = 122,26 A Ta thấy: ISC < ICP, nên dây dẫn đã chọn đạt tiêu chuẩn về phát nóng lâu dài cho phép Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, xác định các thông số đơn vị của đường dây r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B/2 theo các công thức : ; ; (2-6) Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tự, kết quả cho ở bảng (2.3) Bảng 2.3. Thông số của đường dây Đường dây S, MVA Ibt, A FTT, mm2 FTc, mm2 ICP, A Isc, A NĐ- 1 21 + j 10,08 61,13 55.57 AC-70 265 122,26 NĐ -2 47,25 + j22,68 137,54 125,04 AC-120 380 275,10 NĐ- 3 27,15 + j22,03 91,75 83,41 AC-95 330 183,50 3 - 4 6,15 +j11,95 35,27 32,06 AC-70 265 70,54 NĐ - 5 54,60 + j 26,21 158,94 144,49 AC-150 445 317,88 5 - 6 23,10+ j 11,09 67,25 61,13 AC-70 265 134,50 HT – 4 20,10 +j0,65 52,77 47,97 AC-70 265 105,55 HT – 8 55,65 + j 26,71 161,99 147,27 AC-150 445 323,99 8 -7 18,90 + j 9,07 55,01 50,01 AC-70 265 110,02 Đường dây l, km r0, W/km x0, W/km b0.10-6, S/km R, W X, W NĐ- 1 80,62 0.46 0.44 2.58 18,54 17,74 2,08 NĐ -2 64,03 0.27 0.423 2.69 8,64 13,54 1,72 NĐ- 3 72,80 0.33 0.429 2.65 12,01 15,62 1,93 3 - 4 41,23 0.46 0.44 2.58 9,48 9,07 1,06 NĐ - 5 28,28 0.21 0.416 2.74 2,97 5,88 0,77 5 - 6 41,23 0.46 0.44 2.58 9,48 9,07 1,06 HT – 4 53,85 0,46 0,44 2,58 12,39 11,85 1,39 HT – 8 58,31 0.21 0.416 2.74 6,12 12,13 1,60 8 -7 44,72 0.46 0.44 2.58 10,28 9,84 1,15 Bảng 2.4. Điều kiện phát nóng cho phép Đường dây I bình thường (A) I cho phép (A I sự cố(A) Trường hợp NĐ- 1 61,13 265 122,26 Cắt 1 mạch NĐ -2 137,54 380 275,08 Cắt 1 mạch NĐ- 3 91,75 330 183,50 Cắt 1 mạch 3 - 4 35,27 265 70,54 Cắt 1 mạch NĐ - 5 158,94 445 317,88 Cắt 1 mạch 5 - 6 67,25 265 134,50 Cắt 1 mạch HT – 4 52,77 265 105,55 Cắt 1 mạch HT – 8 161,99 445 323,99 Cắt 1 mạch 8 -7 55,01 265 110,02 Cắt 1 mạch 4. Tính tổn thất điện áp lớn nhất của phương án trong điều kiện bình thường và sự cố a. Xét đối với đoạn đường dây N1 ta có: Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng: DUbtN1 % == 4,47 % Khi một mạch đường dây ngừng làm việc, tổn thất trên đường dây có giá trị : DUscN1 % = 2 . DUbtN1 % = 2 . 4,47 = 8,94 % b. Đối với đoạn đường dây liên lạc ta có: Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây NĐ- 3; 3- 4 và HT- 4 là: DUbtN3 % = = 4,38% DUbtHT4 % = = 2,12% DUbt3-4 % = = 1,38% Khi một mạch đường dây ngừng làm việc, tổn thất trên đường dây có giá trị bằng: DUscN3 % = 2 . DUbtN3 = 2 . 4,38 % = 8,76 % DUscHT4 % = 2 . DUbtHT3 = 2 . 2,12 % = 4,24 % DUsc34 % = 2 . DUbt43 = 2 . 1,38 % = 2,76 % Khi có một tổ máy ở nhà máy ngừng làm việc: DUscN3 % = = 4,40% DUscHT4 % = = 3,79% DUsc3-4 % = = 1,79% c. Tính tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5-6 trong chế độ làm việc bình thường : Tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5 bằng: DUNĐ-5 % = = 2,61 % Tổn thất điện áp trên đường dây 5-6 bằng: DU5-6 % = = 2,64 % Như vậy tổn thất điện áp trên đường dây NĐ-5-6 bằng : DUNĐ-5-6 % = DUNĐ-5 % + DU5-6 % = 2,61 % + 2,64 % = 5,25% Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sự cố : Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây, ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại. Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn NĐ-5 thì : DUNĐ-5 sc % = 2.DUNĐ-5 % = 22,61 = 5,22 % Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 5-6 thì : DU5-6 sc % = 2.DU5- 6 % = 22,64 = 5,28 % Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây trên bằng : DU5-6-NĐ sc % = 5,28 % + 2,61 % = 7,89 % Các đường dây khác tính toán tương tự ta có bảng tổng kết tổn thất điện áp của cả phương án I sau: Bảng 2.5. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng Đường dây DUbt,% DUsc,% Trường hợp NĐ- 1 4,47 8,94 Cắt 1 mạch NĐ -2 5,63 11,26 Cắt 1 mạch NĐ- 3 4,38 8,76 Cắt 1 mạch 3 - 4 1,38 2,76 Cắt 1 mạch NĐ - 5 2,61 5,22 Cắt 1 mạch 5 - 6 2,64 5,28 Cắt 1 mạch HT – 4 2,12 4,24 Cắt 1 mạch HT – 8 5,49 10,98 Cắt 1 mạch 8 -7 2,34 4,68 Cắt 1 mạch Vậy qua bảng (2.4) ta có tổn thất điện áp của phương án I: DUbt max% = DUbtHT-8-7 % =DUbtHT-8 +DUbt8-7  = 7,83% DUsc max% = DUSCHT-8-7 % =DUSCHT-8 +DUbt8-7  = 13,32% II.4. Phương án II 1. Sơ đồ nối dây 2. Phân bố công suất và chọn điện áp định mức cho mạng điện Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-2 có giá trị : NĐ-2 = 2 + 1= 47,25 +j 22,68 + 21 + j 10,08 = 68,25 + j 32,76 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 2-1 có giá trị : 2-1 = 1 = 21+ j 10,08MVA Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án II cho trong bảng (2.6) : Bảng 2.6. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường dây Công suất truyền tải i ,MVA Chiều dài đường dây li , km Điện áp tính toán Utt , kV Điện áp định mức của mạng Uđm , kV NĐ- 2 68,25 + j 32,76 64,03 147,56 110,00 2 - 1 21+ j 10,08 58,31 86,18 110,00 NĐ- 3 27,15 + j22,03 72,80 97,74 110,00 3 - 4 6,15 +j11,95 41,23 51,28 110,00 NĐ - 5 54,60 + j 26,21 28,28 130,35 110,00 5 - 6 23,10+ j 11,09 41,23 87,97 110,00 HT – 4 20,10 +j0,65 53,85 84,09 110,00 HT – 8 55,65 + j 26,71 58,31 133,67 110,00 8 -7 18,90 + j 9,07 44,72 80,86 110,00 3. Xác định tiết diện dây dẫn Kết quả tính các thông số của các đường dây trong mạng điện cho ở bảng (2.7) Kiểm tra sự cố khi làm việc ở chế độ cực đại và khi đứt một lộ đường dây kép: N- 2 - 1 Điều kiện: Isc Ê Icp Trong đú: Isc = 2.Imax (Với đường dõy kộp, vỡ khi cú sự cố đứt một lộ đường dõy, dũng cụng suất truyền tải trong đường dõy cũn lại tăng lờn gấp đụi so với lỳc bỡnh thường, nờn dũng điện sự cố cũng tăng lờn gấp đụi) Ta thấy Isc < Icp nên thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép Bảng 2.7. Thông số của các đường dây trong mạng điện Đường dây S, MVA Ibt, A FTT, mm2 FTc, mm2 ICP, A Isc, A NĐ- 2 68,25 + j 32,76 198,67 180,61 AC-185 510 397,34 2 - 1 21+ j 10,08 61,13 55,57 AC-70 265 122,26 NĐ- 3 27,15 + j22,03 91,75 83,41 AC-95 330 183,50 3 - 4 6,15 +j11,95 35,27 32,06 AC-70 265 70,54 NĐ - 5 54,60 + j 26,21 158,94 144,49 AC-150 445 317,88 5 - 6 23,10+ j 11,09 67,25 61,13 AC-70 265 134,50 HT – 4 20,10 +j0,65 52,77 47,97 AC-70 265 105,55 HT – 8 55,65 + j 26,71 161,99 147,27 AC-150 445 323,99 8 -7 18,90 + j 9,07 55,01 50,01 AC-70 265 110,02 Đường dây l, km r0, W/km x0, W/km b0.10-6, S/km R, W X, W NĐ- 2 64,03 0,17 0,409 2,84 5,44 13,09