Thiết kế mạng lưới điện

` MỤC LỤC Lời mở đầu Chương I. Cân bằng công suất trong hệ thống I.Phân tích nguồn và phụ tải II.Cân bằng công suất tác dụng III.Cân bằng công suất phản kháng Chương II. Các phương án nối dây của mạng điện và so sánh các chỉ tiêu kĩ thuật I.Các phương án nối dây của mạng điện II. Tính toán sơ bộ các phương án và đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật Chương III. So sánh kinh tế các phương án Chương IV.Lựa chọn công suất các máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện I.Xác định số lượng và công suất các máy biến áp II.Sơ đồ nối dây chi tiết Chương V. Tính phân bố công suất trong mạng điện I.Chế độ phụ tải cực đại II.Chế độ phụ tải cực tiểu III.Chế độ sự cố nặng nề Chương VI. Tính chính xác điện áp tại các nút I.Chế độ phụ tải cực đại II.Chế độ phụ tải cực tiểu III.Chế độ sự cố nặng nề Chương VII.Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng điện Chương VIII. Tính giá thành tải điện và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật I.Tính giá thành tải điện II. Kết luận Danh sách bản vẽ Tài liệu tham khảo LỜI MỞ ĐẦU Trong giai ®o¹n c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ n­íc ta hiÖn nay, nhu cÇu ®iÖn n¨ng trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, dÞch vô, sinh ho¹t lu«n lu«n kh«ng ngõng lªn, vµ nã ngµy cµng ®ãng vai trß kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong nÒn kinh tÕ quèc d©n. V× lý do ®ã mµ tr­íc khi x©y dùng mét khu d©n c­ hay mét khu c«ng nghiÖp... ng­êi ta ®Òu ph¶i x©y dùng hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. M¹ng ®iÖn ®­îc thiÕt kÕ sao cho kinh tÕ nhÊt vËn hµnh hiÖu qu¶ nhÊt, kh«ng nh÷ng gi¶i quyÕt tèt nhu cÇu dïng ®iÖn hiÖn t¹i mµ cßn dù trï cho ph¸t triÓn t­¬ng lai. §å ¸n m«n häc l­íi ®iÖn lµ mét b­íc tËp d­îc quan träng cho c¸c sinh viªn ngµnh ®iÖn b­íc ®Çu lµm quen víi c¸c øng dông thùc tÕ. §©y lµ mét tiÒn ®Ò quan träng cho mét kÜ s­ ®iÖn t­¬ng lai cã thÓ vËn dông nh»m ®­a ra mét ph­¬ng ¸n tèi ­u nhÊt. Trong ®å ¸n sinh viªn kh«ng nh÷ng «n tËp vËn dông c¸c kiÕn thøc ®· ®­îc häc mµ cßn cã dÞp kh¶o nghiÖm thùc tÕ, phÇn nµo ®ã ®· gióp sinh viªn tiÕp cËn víi c«ng viÖc mµ sau nµy m×nh ph¶i lµm. Tuy lµ mét m¹ng ®iÖn thiÕt kÕ ®¬n gi¶n, nh­ng ®Ó lµm ®­îc nã, sinh viªn ph¶i vËn dông toµn bé kiÕn thøc cña m«n häc l­íi ®iÖn mét vµ tham kh¶o mét sè tµi liÖu kh¸c. Do nhËn thøc cßn h¹n chÕ ch¾c ch¾n b¶n ®å ¸n nµy kh«ng tr¸nh khái sai sãt do ®ã rÊt mong ®­îc sù h­íng dÉn, chØ b¶o cña c¸c thÇy c« ®Ó b¶n ®å ¸n ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¸m ¬n thÇy L· Minh Kh¸nh ®· gióp em hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy. Sinh viªn :TrÇn H¹nh Phóc Chương I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG I, PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích các đặc diểm của nguồn và phụ tải .Trên cơ sở đó xác định công suất cần phát của nguồn và dự kiến các sơ đồ nối dây sao cho đạt được hiệu quả cao nhất. Do nguồn điện có công suất vô cùng lớn cho nên không cần dự trữ công suất để đảm bao cho hệ thống làm việc bình thường => = 0. Các phụ tải điện trong hệ thống điện thiêt kế bao gồm 6 phụ tải tất cả đều là hộ loại một và có hệ số Cos ,Thời gian sử dụng phụ tải cực đại =5000 h. Các phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Điện áp Mạng điẹn thứ cấp là 22 kV.Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Từ công suất tác dụng cực đại từ đó ta có công suất phản kháng được tính theo công thức sau : Qimax = Pimax . tg Trong đó : cos = 0,90 Suy ra = arcos 0,90 Từ đó ta có bảng số liệu của các phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại (MW) 30 28 20 34 22 20 Hệ số công suất cos 0.90 Công suất phản kháng cực đại (MVAr) 14.53 13.56 9.69 16.47 10.66 9.69 II.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Đặc điểm của hệ thống điện là truyền tải tức thì điện năng từ các nguồn đến phụ tải và không thể tích chứ 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 cần phải phát công suất bằng với công suất của hộ tiêu thụ cùng với tổn thất trong mạng điện. Vì vây phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thông điện có dạng :  = = m. + ++ (1.2) Trong đó : : Tổng công suất tác dụng phát ra do nguồn phát ra : Tổng công suất tác dụng yêu cầu của các hộ tiêu thụ : Tổng công suất tác dụng cực đại của các hô tiêu thụ : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp : Tổng công suất tác dụng tự dùng của các nhà máy điện : Tổng công suất dự trữ m : Hệ số đồng thời Ở đây : vì NĐ có công suất vô cùng lớn nên ta có thể lấy : ;= 0; = 5% Theo số liệu bài ra ta có : m=1 Vậy ta có : = = + 0,05. = 1,05. =1,05.(30+28+20+34+22+20) =1,05.154 = 161.7(MW). Kêt luận : = =161.7(MW). III.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.Công suất phản kháng do nguồn phát ra : = .tgF (1.3) Trong đó : : Tổng công suất phản kháng phát ra của nguồn cosF : Hê số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nhà máy điện khu vực Ta có : cosF = 0,85 => : F = arcos 0,85 Do đó : = .tg F = 154.tg F = 95.44(MVAr) 2.Công suất phản kháng của phụ tải yêu cầu : =m.++++(1.4) Trong đó : : Tổng công suất phản kháng yêu cầu của các hộ tiêu thụ : Tổng công suất phản kháng cực đại của các hộ tiêu thụ : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp , : Là tổng tổn thất công suất phản kháng do điện cảm và điện dung của đường dây gây ra : Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện : Tổng công suất phản kháng dự trữ m : Hệ số đồng thời Khi tính toán sơ bộ ta có : = 0 ; = 0; = 15%. = 0 Theo số liệu bài ra ta có : m=1 Vậy ta có : = + 0,15. = 1,15. = 1,15.(14.53+13.56+9.69+16.47+10.66+9.69) =1.15*74.59 = 85.78( MVAr) Từ kết quả thu được : > =>Kh«ng cÇn phải bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. Chương II CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT I.CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN : Do cả 6 hộ phụ tải đều là hộ phụ tải loại I, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện là cao nhất nên ta phải sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng để cung cấp điện cho các phụ tải. Ta dự kiến các phương án nối dây sau : Phương án 1 phương án 2 Phương án 3 phương án 4 Phương án 5 II.TÍNH TOÁN SƠ BỘ VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT : Để tính toán sơ bộ các phương án và đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật ta thực hiện 4 bước sau : -Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Ta áp dụng công thức kinh nghiệm sau Udmi = 4,34. (2.1) Trong đó : Udmi : Điện áp định mức của đoạn đường dây thứ i [kV] Li : Chiều dài của đoạn đường dây thứ i [km] Pi : Công suất tác dụng chạy trên đường dây thứ i [MW] - Lựa chọn tiết diện dây dẫn : Ở đây để chọn tiết diện dây dẫn ta sử dụng phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện .Mật độ kinh tế của dòng điện là tỉ số của dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây với tiết diện kinh tế : (2.2) Do đó tiết diện kinh tế của các đoạn đường dây được xác định theo công thức (2.3) Trong đó : Fkti : Tiết diện kinh tế của đoạn đường dây thứ i Ilni : Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đường dây thứ i trong chế độ làm việc bình thường .Nó được tính theo công thức : (2.4) Trong đó : Slni : là công suất toàn phần lớn nhất chạy trên đường dây thứ i jkti : Mật độ kinh tế của dòng điện trên đoạn đường dây thứ i. Ở trong đồ án này ta giả thiết dùng dây AC và có Tmax = 5000h nên tra bảng ta có được Jkt =1,1 [A/mm ] Sau đó dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo (2.3) tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất Đối với mạng điện có Udm = 110 kV thì Fkti 70 mm để tránh hiện tượng vầng quang - Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Trong chương này do tính sơ bộ nên ta bỏ qua tổn thất , Do dó tổn thất điện áp được tính theo công thức : (2.5) Trong đó : Pi , Qi : Công suất tác dụng ,công suất phản kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i Ri , Xi : Điện trở tác dụng ,điện kháng của đoạn đường dây thứ i Sau đó kiểm tra điều kiện sau : + Trong chế độ phụ tải cực đại : (10%15%) + Trong chế độ sự cố : (20% 25%) - Kiểm tra điều kiện phát nóng : Dây dẫn chọn sao cho : Isc k.Icp Trong đó : Isc : Dòng điện chạy trên đường dây khi có sự cố nặng nề nhất sảy ra Icp : Dòng điện cho phép chạy trên đường dây đã chọn k : Ở đây ta lấy k = 1 Phương án 1 : a)Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Áp dụng công thức (2.1) cho các đoạn đường dây ta có Chiều dài đường dây : Đoạn N1 : LN1 == 51 (km) Đoạn N2 : LN2 = = 57( km) Đoạn N3 : LN3 = = 73 km) Đoạn N4 : LN4 = = 45(km) Đoạn N5 : LN5 = = 76( km) Đoạn N6 : LN6 = =81(km) Dòng công suất trên từng đoạn đường dây : PN1 = P1 = 30 MW PN2 = P2 = 28MW PN3 = P3 = 20 MW PN4 = P4 = 34MW PN5 = P5 = 22MW PN6 = P6 = 20MW Xác định điện áp danh định theo công thức kinh nghiệm : Udmi = 4,34. Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn L(km) P(MW) Udm (kV) N1 51 30 100.00 N2 57 28 97.53 N3 73 20 86.04 N4 45 34 105.33 N5 76 22 89.79 N6 81 20 86.91 Vậy theo bảng tổng kết trên ta chọn điện áp định mức của mạng điện là : Udm = 110 (kV) b)Lựa chọn tiết diện dây dẫn : Đoạn N1 : Công suất toàn phần của đoạn N1 : Dòng điện cực đại chạy trong dây dẫn : Tiết diện dây tính toán : FktN1=(mm2) => Dây dẫn được chọn là dây AC-70 Tính toán tương tự ta có các thông số về đương dây : Đoạn đường dây N1 N2 N3 N4 N5 N6 Pi(MW) 30.00 28.00 20.00 34.00 22.00 20.00 Cos 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 SmaxNi(MVA) 33.33 31.11 22.22 37.78 24.44 22.22 ImaxNi(A) 87.48 81.65 58.32 99.14 64.15 58.32 FktNi (mm) 79.52 74.22 53.02 90.13 58.32 53.02 Dây được chọn AC-70 AC-70 AC-70 AC-95 AC-70 AC-70 c)Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Tra bảng ta có được điện trở đơn vị , điện kháng đơn vị của các dây dẫn và tính được các thông số của từng đường dây trong chế độ phụ tải cực đại : Điện trở tác dụng ,điện kháng của đoạn Ni là : RNi = r0 : Điện trở đơn vị XNi= x0 : Điện kháng đơn vị B = n.b0.LNi n : Số mạch đường dây LNi: Chiều dày đường dây Sau khi tinh toán ta có bảng sau đương dây Ftt (mm2) F (mm2) Li (km) ro (Ω/km) R Xo Ω/km X b0.10-6 S/km B.10-4 S N1 79.52 70 51 0.46 11.73 0.44 11.22 2.58 2.63 N2 74.22 70 57 0.46 13.11 0.44 12.54 2.58 2.94 N3 53.02 70 73 0.46 16.79 0.44 16.06 2.58 3.77 N4 90.13 95 45 0.33 7.43 0.43 9.68 2.65 2.39 N5 58.32 70 76 0.46 17.48 0.44 16.72 2.58 3.92 N6 53.02 70 81 0.46 18.63 0.44 17.82 2.58 4.18 Tổn thất điện áp trên từng đoạn đường dây được tính theo công thức : Trong đó : : Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i Pi : công suất chuyền tải trên đoạn đường dây thứ i Qi : công suất phản kháng chuyền tải trên đoạn đường dây thứ i Udd : Điện áp danh định của mạng điện Sau khi tinh toán ta có bảng sau : đương dây P R Q X U% N1 30.00 11.73 14.53 11.22 4.26 N2 28.00 13.11 13.56 12.54 4.44 N3 20.00 16.79 9.69 16.06 4.06 N4 34.00 7.43 16.47 9.68 3.40 N5 22.00 17.48 10.66 16.72 4.65 N6 20.00 18.63 9.69 17.82 4.51 Như vậy sụt áp lớn nhất là trên đoạn đường dây N5 : 4.65 % < (10% 15%) Trong Chế độ sư cố nặng nề nhất là đoạn N5 đứt một đường dây , khi đó ta có : U%scmax = 2*U%N2 = 2*4.65% = 9.3% < (20% 25%) => Thỏa mãn điều kiện cho phép . d)Kiểm tra điều kiện phát nóng : Giả sử đường dây hai mạch bị đứt một mạch Isci=n*Imaxi Isci : Cường độ dòng điện sự cố Imaxi : Cường độ dòng điện trong chế độ phụ tải cực đại Icf : Cường độ dòng điện cho phép Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn đường dây N1 N2 N3 N4 N5 N6 Isci (A) 174.95 163.29 116.64 198.28 128.30 116.64 Dây được chọn AC-70 AC-70 AC-70 AC-95 AC-70 AC-70  Icf (A) 265 265 265 330 265 265 => Điều kiện phát nóng được thoả mãn . Phương án 2 : a)Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Chiều dài đường dây : Đoạn 34 : L34 = = 50 km Dòng công suất trên từng đoạn đường dây : PN1 = P1 = 30 MW PN2 = P2 = 28 MW PN4 = P4 + P3 = 20+34 =54 MW P34 = P3 = 20 MW PN5 = P5 = 22MW PN6 = P6 = 20 MW Xác định điện áp danh định theo công thức kinh nghiệm : Udmi = 4,34. Ta có bảng tổng kết sau : Bảng 2. Đoạn L(km) P(MW) Udm (kV) N1 51.00 30 100.01 N2 57.00 28 97.53 N4 45.00 54 130.85 34 50.00 20 83.48 N5 76.00 22 89.79 N6 81.00 20 86.91 Vậy theo bảng tổng kết trên ta chọn điện áp định mức của mạng điện là : Udm = 110 (kV) b)Lựa chọn tiết diện dây dẫn : Đoạn N4: Công suất toàn phần của đoạn N4 : = 54 + j26.76(MVA) => = 60(MVA) Dòng điện cực đại chạy trong dây dẫn : Tiết diện dây tính toán : FktN1= => Dây dẫn được chọn là dây AC-120 Tính toán tương tự ta có các thông số về đương dây : Đoạn đường dây N1 N2 N4 34 N5 N6 SmaxNi(MVA) 33.33 31.11 60 25.91 24.45 22.22 ImaxNi(A) 87.48 81.64 143.98 67.99 64.16 58.32 FktNI(mm) 79.53 74.22 130.89 61.81 58.32 53.02 Dây được chọn AC-95 AC-70 AC-120 AC-70 AC-70 AC-70 c)Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Tra bảng ta có được điện trở đơn vị , điện kháng đơn vị của các dây dẫn và tính được các thông số của từng đường dây trong chế độ phụ tải cực đại : Điện trở tác dụng ,điện kháng của đoạn Ni là : RNi = r0 : Điện trở đơn vị XNi= x0 : Điện kháng đơn vị n : Số mạch đường dây LNi: Chiều dày đường dây Sau khi tinh toán ta có bảng sau : Đường dây N1 N2 N4 34 N5 N6 r0i () 0.33 0.46 0.27 0.46 0.46 0.46 x0i () 0.43 0.44 0.43 0.44 0.44 0.44 Chiều dài đd (km) 51.00 57.00 45.00 50.00 76.00 81.00 RNi () 8.42 13.11 6.08 11.50 17.48 18.63 XNi () 10.97 12.54 9.68 11.00 16.72 17.82 Tổn thất điện áp trên từng đoạn đường dây được tính theo công thức : Trong đó : : Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i Pi : công suất chuyền tải trên đoạn đường dây thứ i Qi : công suất phản kháng chuyền tải trên đoạn đường dây thứ i Udd : Điện áp danh định của mạng điện Sau khi tinh toán ta có bảng sau : Đoạn đường dây N1 N2 N4 34 N5 N6 RNi () 8.42 13.11 6.08 11.50 17.48 18.63 XNi () 10.97 12.54 9.68 11.00 16.72 17.82  Pi (MW) 30.00 28.00 54.00 20.00 22.00 20.00  Qi (MVAr) 14.53 13.56 16.47 26.16 10.66 9.69   (%) 3.40 4.44 4.03 4.28 4.65 4.51 Như vậy sụt áp lớn nhất là trên đoạn đường dây N5 4.65 % < (10% 15%) Trong Chế độ sư cố nặng nề nhất là đoạn N1 đứt một mạch , khi đó ta có : U%scmax = 2*U%N4+U%34 = 2*4.03% + 4.28% = 10.31% < (20% 25%) => Thỏa mãn điều kiện cho phép . d)Kiểm tra điều kiện phát nóng : Giả sử đường dây hai mạch bị đứt một mạch : Isci=n*Imaxi Trong đó : Isci : Cường độ dòng điện sự cố Imaxi : Cường độ dòng điện trong chế độ phụ tải cực đại Icf : Cường độ dòng điện cho phép Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn đường dây N1 N2 N4 N34 N5 N6 Isci (A) 174.96 163.29 287.95 135.99 128.31 116.64 Dây được chọn AC-95 AC-70 AC-120 AC-70 AC-70 AC-70  Icf (A) 330 265 380 265 265 265 => Điều kiện phát nóng được thoả mãn . Phương án 3 : a)Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Áp dụng công thức (2.1) cho các đoạn đường dây ta có : Chiều dài đường dây : Đoạn : LN45 == 51 km Dòng công suất trên từng đoạn đường dây : PN1 = P1 = 30 MW PN2 = P2 = 28 MW PN4 = P4 +P5+ P3 = 76 MW P34 = P3 = 20 MW P45 = P5 = 22 MW PN6 = P6 = 20 MW Xác định điện áp danh định theo công thức kinh nghiệm : Udmi = 4,34. Ta có bảng tổng kết sau : Bảng 2. Đoạn L(km) P(MW) Udm (kV) N1 51 30 100.01 N2 57 28 97.53 N4 45 76 149.12 34 50 20 83.48 45 51 22 87.12 N6 81 26 96.75 Vậy theo bảng tổng kết trên ta chọn điện áp định mức của mạng điện là : Udm = 110 (kV) b)Lựa chọn tiết diện dây dẫn : Đoạn N4 : Công suất toàn phần của đoạn N4 : = 76+ j36.82 (MVA) => = 84.45 (MVA) Dòng điện cực đại chạy trong dây dẫn : Tiết diện dây tính toán : FktN3= => Dây dẫn được chọn là dây AC-185 Tính toán tương tự ta có các thông số về đương dây : Đoạn đường dây N1 N2 N4 34 45 N6 SmaxNi(MVA) 33.33 31.11 84.45 22.22 24.45 27.75 ImaxNi(A) 87.48 81.64 221.62 58.32 64.16 72.82 FktNi(mm) 79.53 74.22 201.47 53.02 58.32 66.20 Dây được chọn AC-70 AC-70 AC0-210 AC-70 AC-70 AC-70 c)Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Tra bảng ta có được điện trở đơn vị , điện kháng đơn vị của các dây dẫn và tính được các thông số của từng đường dây trong chế độ phụ tải cực đại : Điện trở tác dụng ,điện kháng của đoạn Ni là : RNi = r0 : Điện trở đơn vị XNi= x0 : Điện kháng đơn vị n : Số mạch đường dây LNi: Chiều dày đường dây Tổn thất điện áp trên từng đoạn đường dây được tính theo công thức : Sau khi tinh toán ta có bảng sau : Đoạn đường dây N1 N2 N4 34 45 N6 RNi () 11.73 13.11 3.38 11.50 11.73 18.63 XNi () 11.22 12.54 9.45 11.00 11.22 17.82  Pi (MW) 30 28 76 20 22 26.00  Qi (MVAr) 14.53 13.56 36.82 9.69 10.66 9.69   (%) 4.26 4.44 5.00 2.78 3.12 5.43 Như vậy sụt áp lớn nhất là trên đoạn đường dây N6 : 5.43% < (10% 15%) Trong Chế độ sư cố nặng nề nhất là đoạn N4 đứt một mạch, khi đó ta có : U%scmax = 5%*2+3.12%=13.12< (20% 25%) => Thỏa mãn điều kiện cho phép d)Kiểm tra điều kiện phát nóng : Giả sử đường dây hai mạch bị đứt một mạch Isci=n*Imaxi Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn đường dây N1 N2 N4 34 45 N6 Isci (A) 174.96 163.29 443.24 116.64 128.31 145.63 Dây được chọn AC-70 AC-70 AC-210 AC-70 AC-70 AC-70  Icf (A) 330 265 510 265 265 265 => Điều kiện phát nóng được thoả mãn . Phương án 4 : a)Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Dòng công suất trên từng đoạn đường dây : PN1 = P2+ P1 = 58(MW) P12 = P2 = 28 (MW) PN4 = P4 + P3 + P5 = 76 (MW) P34 = P3 = 20 MW) P45 = P5 = 22 (MW) PN6 = P6 = 20 (MW) Xác định điện áp danh định theo công thức kinh nghiệm : Udmi = 4,34. Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn L(km) P(MW) Udm (Kv) N1 51 58 135.79 12 51 28 96.95 N4 45 76 149.12 34 50 20 83.48 45 51 22 87.12 N6 81 20 86.91 Vậy theo bảng tổng kết trên ta chọn điện áp định mức của mạng điện là : Udm = 110 (kV) b)Lựa chọn tiết diện dây dẫn : Đoạn N1 : Công suất toàn phần của đoạn N1 : = 58 + j28.09(MVA) => = 64.44(MVA) Dòng điện cực đại chạy trong dây dẫn : Tiết diện dây tính toán : FktN1= => Dây dẫn được chọn là dây AC-150 Tính toán tương tự ta có các thông số về đương dây : Đoạn đường dây N1 12 N4 34 45 N6 SmaxNi(MVA) 64.44 31.11 84.45 22.22 24.45 22.22 ImaxNi(A) 169.12 81.64 221.62 58.32 64.16 58.32 FktNI(mm) 153.75 74.22 201.47 53.02 58.32 53.02 Dây được chọn AC-150 AC-70 AC0-210 AC-70 AC-70 AC-70 c)Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Tra bảng ta có được điện trở đơn vị , điện kháng đơn vị của các dây dẫn và tính được các thông số của từng đường dây trong chế độ phụ tải cực đại : Điện trở tác dụng ,điện kháng của đoạn Ni là : RNi = XN2= Tổn thất điện áp trên từng đoạn đường dây được tính theo công thức : Sau khi tinh toán ta có bảng sau : Đoạn đường dây N1 12 N4 34 45 N6 RNi () 5.36 11.73 3.38 11.50 11.73 18.63 XNi () 10.86 11.22 9.45 11.00 11.22 17.82  Pi (MW) 58.00 28.00 76.00 20.00 22.00 20.00  Qi (MVAr) 28.09 13.56 36.82 9.69 10.66 9.69   (%) 5.09 3.97 5.00 2.78 3.12 4.51 Sụt áp tính đến từng phụ tải : Đoạn đường dây nối N1 N2 N3 N4 N5 N6   (%) 5.09 9.06 7.78 5.00 8.12 4.51 Như vậy sụt áp lớn nhất là trên đoạn đường dây N2:9.06% < (10% 15%) Trong Chế độ sư cố nặng nề nhất là đoạn N1 đứt một đường dây,khi đó ta có : U%scmax = 2*U%N1+U%12 = 2*7.2% + 4.7%= 19.1% < (20% 25%) => Thỏa mãn điều kiện cho phép . d)Kiểm tra điều kiện phát nóng : Giả sử đường dây hai mạch bị đứt một mạch : Isci=2*Imaxi Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn đường dây N1 12 N4 34 45 N6 Isci (A) 338.24 163.29 443.24 116.64 128.31 116.64 Dây được chọn AC-150 AC-70 AC0-210 AC-70 AC-70 AC-70  Icf (A) 445 265 >510 265 265 265 => Điều kiện phát nóng được thoả mãn . Phương án 5 : Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng : Để xác định dòng công suất ta cần giả thiết mạng điện là đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây có cùng tiết diện . Dòng công suất chạy trên đoạn N5 là : SN5 = = = 21.7+j10.53 (MVA) Dòng công suất chạy trên đoạn N6 là : SN6 = = = 20.26+j9.82 (MVA) Dòng công suất chạy trên đoạn 65 là : S65 = SN6 - S6 = 20.26+j9.82 -(20+j9.69) =0.26+0.13j (MVA) a)Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện : Dòng công suất trên từng đoạn đường dây : PN1 = 30 (MW) PN2 = 28 (MW) PN4 = P4 + P3 = 54 (MW) P34 = P3 = 20 (MW) PN5 = 21.7 (MW) PN6 = 20.26 (MW) P65 = 0.26 (MW) Xác định điện áp danh định theo công thức kinh nghiệm : Udmi = 4,34. Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn L(km) P(MW) Udm (kV) N1 51.00 30.00 100.01 N2 57.00 28.00 97.53 N4 45.00 54.00 130.85 34 50 20.00 83.48 N5 76.00 21.70 89.28 N6 81.00 20.26 87.36 65 41.00 0.26 29.17 Vậy theo bảng tổng kết trên ta chọn điện áp định mức của mạng điện là : Udm = 110 (kV) b)Lựa chọn tiết diện dây dẫn Đoạn N5 : Công suất toàn phần của đoạn N5 : N5 = 21.7+j10.53 (MVA) => SN5 = 24.12(MVA) Dòng điện cực đại chạy trong dây dẫn : Tiết diện dây tính toán : FktN1= => Dây dẫn được chọn là dây AC-120 Đoạn 65 : Công suất toàn phần của đoạn 65 : 65 = 0.26+0.13j (MVA) => S65 = 0.29(MVA) Dòng điện cực đại chạy trong dây dẫn : Tiết diện dây tính toán : FktN1= Tiết diện dây được chọn phải thỏa mãn >= 70mm (điều kiện phóng điện vầng quang ) => Dây dẫn được chọn là dây AC-70 Tính toán tương tự ta có các thông số về đường dây : Đường dây N1 N2 N4 34 N5 N6 65 Smax(MVA) 33.33 31.11 60.00 22.22 24.12 22.51 0.29 ImaxNi(A) 87.48 81.64 157.47 58.32 126.60 118.17 1.53 FktNI(mm) 79.53 74.22 143.15 53.02 115.09 107.43 1.39 Chọn Dây AC-70 AC-70 AC-150 AC-70 AC-120 AC-120 AC-70 c)Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Tra bảng ta có được điện trở đơn vị , điện kháng đơn vị của các dây dẫn và tính được các thông số của từng đường dây trong chế độ phụ tải cực đại : Điện trở tác dụng ,điện kháng của đoạn Ni là : RNi = XN2= Sau khi tinh toán ta có bảng sau : Đường dây N1 N2 N4 34 N5 N6 65 R0 () 0.46 0.46 0.21 0.46 0.27 0.27 0.46 x0 () 0.44 0.44 0.426 0.44 0.431 0.431 0.44 Chiều dài đd (km) 51 57 45 50 76 81 41 RNi () 11.73 13.11 4.725 11.5 20.52 21.87 18.86 XNi () 11.22 12.54 9.585 11 32.756 34.911 18.04 Tổn thất điện áp trên từng đoạn đường dây được tính theo công thức : Sau khi tinh toán ta có bảng sau : Đường dây N1 N2 N4 34 N5 N6 65 RNi () 11.73 13.11 4.725 11.5 20.52 21.87 18.86 XNi () 11.22 12.54 9.585 11 32.756 34.911 18.04  Pi (MW) 30.00 28.00 54.00 20.00 21.70 20.26 0.26  Qi (MVAr) 14.53 13.56 26.16 9.69 10.53 9.82 0.13   (%) 4.26 4.44 4.18 2.78 6.53 6.50 0.06 Sụt áp tính đến từng phụ tải : Đoạn ĐD nối N1 N2 N3 N4 N5 N6   (%) 4.26 4.44 6.96 4.18 6.53 6.50 Như vậy sụt áp lớn nhất là trên đoạn đường dây N3 : 6.96% < (10% 15%) Trong Chế độ sư cố nặng nề nhất là đoạn N6 đứt dây , khi đó ta có : SN5 = S6 + S5 = 20.26+j9.82 + 21.7+j10.53 = 41.96+j20.35 (MVA) => SN5 = 46.6 (MVA) = =12.62 % = 6.5 % Như vậy khi đứt dây N6 thì sụt áp trên đường dây lớn nhất là : =6.5% + 12.62% = 19.12% <25% => Thỏa mãn điều kiện cho phép . d)Kiểm tra điều kiện phát nóng : Giả sử đường dây hai mạch bị đứt một mạch : Isci=2*Imaxi Và mạch vòng bị đứt dây N6 : Isci= Isc5= Isc6= Ta có bảng tổng kết sau : Đoạn đường dây N1 N2 N4 N34 N5 N6 Isci (A) 174.96 163.29 314.93 116.64 126.60 118.17 Dây được chọn AC-185 AC-150 AC-150 AC-120 AC-120 AC-120  Icf (A) 510 445 445 265 265 265 => Điều kiện phát nóng được thoả mãn . Tõ b¶ng tæng kÕt ta thÊy c¶ n¨m ph­¬ng ¸n ®Òu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn kÜ thuËt v× vËy ta gi÷ l¹i c¶ 5 ph­¬ng ¸n xÐt vµ so s¸nh vÒ mÆt kinh tÕ ®Ó t×m ra ph­¬ng ¸n tèi ­u. Chương III SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN Trong chương này ta sẽ chọn ra phương án tối ưu về mặt kinh tế .Khi so sánh các phương án về mặt kinh tế thì chưa cần đề cập đến các trạm biến áp và coi các phương án đều có số lượng các máy biến áp , mắy cắt , các dao cách li cà các thiết bị trong các trạm biến áp là như nhau. Do dó ta chỉ cần so sánh các phương án về hàm chi phí tính toán của việc xây dựng và vận hành đường dây 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 ).K + A.c (3.1) Trong đó : avh : Hệ số vận hành , với avh = 0,04 atc : Hệ số thu hồi vốn , với K : Tổng các vốn đầu tư cho đường dây Đối với mạch kép thì bằng chi phí đường dây một mạch nhân với hệ số 1,6 c : giá thành điện năng , (đ /kWh) A : Tổng tổn thất điện năng , (kWh) Tính sơ bộ A = . (3.2) Trong đó : : Tổng tổn thất công suất tác dụng ,(kW) (3.3) : Thời gian tổn thất lớn nhất = (h) Trong đó là thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất , = 5000h => = =h Trong đồ án này ta giả thiết là dùng cột thép Giá của các loại đường dây dùng cột thép cho trong bảng dưới : Dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 ACO-210 Giá(.đ/km) 208 283 354 403 441 500 1.Phương án 1 : Áp dụng công thức (3.3 ) ta tính được tổn thất công suất tác dụng của các đoạn đường dây như trong bảng sau : Đoạn ĐD Smax (MVA) R() (kW) A(kWh) N1 33.33 11.73 1077 18705924 N2 31.11 13.11 1049 N3 22.22 4.73 193 N4 37.78 11.50 1356 N5 24.45 20.52 1014 N6 22.22 21.87 893 Vậy ta có = 5484kW A = 5484*3411 = 18705924 kWh K = 1,6* (giá tiền*Li) = 125808000000 Z = 30277324504 2.Phương án 2 : Áp dụng công thức (3.3 ) ta tính được tổn thất công suất tác dụng của các đoạn đường dây như trong bảng sau : Đoạn ĐD Smax (MVA) R() (kW) A(kWh) N1 33.33 11.73 1077 21513838 N2 31.11 13.11 1049 N4 56.46 4.73 1245 34 32.93 11.50 1031 N5 24.45 20.52 1014 N6 22.22 21.87 893 K = 136440000000 Z = 33269518807 3.Phương án 3 : Áp dụng công thức (3.3 ) ta tính được tổn thất công suất tác dụng của các đoạn đường dây như trong bảng sau : Đoạn ĐD Smax (MVA) R() (kW) A(kWh) N1 33.33 11.73 1077 25418007 N2 31.11 13.11 1049 N4 84.45 4.73 2785 34 22.22 11.50 469 45 24.45 13.77 680 N6 27.75 21.87 1392 K = 132512000000 Z = 34573483631 4.Phương án 4: Áp dụng công thức (3.3 ) ta tính được tổn thất công suất tác dụng của các đoạn đường dây như trong bảng sau : Đoạn ĐD Smax (MVA) R() (kW) A(kWh) N1 86.70 11.73 7287 60447205 12 41.85 11.73 1698 N4 113.61 4.73 5040 34 29.90 11.50 849 45 32.89 13.77 1231 N6 29.90 21.87 1615 K = 146427200000 Z = 54384090306 5.Phương án 5: Áp dụng công thức (3.3 ) ta tính được tổn thất công suất tác dụng của các đoạn đường dây như trong bảng sau : Đoạn ĐD Smax (MVA) R() (kW) A(kWh) N1 33.33 11.73 1077 20138305 N2 31.11 13.11 1049 N4 60.00 4.73 1406 34 22.22 11.50 469 N5 24.12 20.52 987 N6 22.51 21.87 916 56 0.29 18.86 0 K = 170523200000 Z = 38205480337 Ta có bảng tổng kết sau : Chi phí (tỷ) Phương án 1 2 3 4 5 Xây dựng ĐD 125.808 tỷ 136.440 tỷ 132.512 tỷ 146.427 tỷ 170.523 tỷ Chi phí tính toán 30.277 tỷ 33.270 tỷ 34.573 tỷ 54.384 tỷ 38.205 tỷ Nhận xét thấy phương án 1 là tối ưu tiết kiệm và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Chương IV LỰA CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT I.XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP : 1.Xác định số lượng các máy biến áp : Ở đây việc lựa chọn đúng số lượng máy biến áp không những đảm bảo cung cấp điện an toàn mà còn ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế , kĩ thuật của mạng điện Do các phụ tải đều là phụ tải loại một , yêu cầu cung cấp điện liên tục và chất lượng điện năng được đảm bảo , cho nên ở các trạm biến áp ta sử dụng hai máy biến áp cho mỗi phụ tải 2.Xác định công suất của các máy biến áp : Khi chọn công suất của các máy biến áp có sét đến khả năng chịu quá tải của các máy biến áp trong chế độ sự cố khi có hai máy biến áp vận hành song song.Khi đó công suất của các máy biến áp được xác định theo công thức sau : (4.1) Trong đó : k: Hệ số quá tải , để máy biến áp vận hành an toàn người ta quy định : k = 1,4 . Với hệ số đó máy biến áp làm việc trong tình trạng quá tải năm ngày đêm , mỗi ngày đêm không quá sáu giờ liên tục n : Số máy biến áp Phụ tải Phụ tải SMBAi (MVA) Chọn máy biến áp loại 1 23.81  TPDH-25000/110* 2 22.22  TPDH-25000/110* 3 15.87  TPDH-25000/110* 4 26.99  TPDH-32000/110* 5 17.46  TPDH-25000/110* 6 15.87  TPDH-25000/110* II.SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT : Do phụ tải là loại 1 cho nên ta phải đảm bảo cung cấp điện liên tục Sơ đồ nối dây gồm ba trạm : + Trạm nguồn : N là sơ đồ hai thanh góp có dao cách ly phụ + Trạm cuối : sơ đồ cầu ( Đối với đường dây có chiều dài 70 km thì ta dùng sơ đồ cầu trong , đối với đường dây có chiều dài < 70 km thì ta dùng sơ đồ cầu ngoài ) SƠ ĐỒ LỐI ĐIỆN CHÍNH Chương V TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN I.CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI : Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại là : UN = 110%.Udm = 1,1.110 = 121 kV Các thông số của đường dây : Thông số Đường Dây Nối N-S1 N-S2 N-S3 N-S4 N-S5 N-S6 R(/km) 0.46 0.46 0.46 0.33 0.46 0.46 X(/km) 0.44 0.44 0.44 0.43 0.44 0.44 B(S/km) 2.58 2.58 2.58 2.65 2.58 2.58 Chiều Dài ĐD 51 57 73 45 76 81 R() 11.73 13.31 16.79 7.43 17.48 18.63 X() 11.22 12.54 16.06 9.68 16.72 17.82 B(S) 263 294 377 339 392 418 Các thông số của máy biến áp : Loại MBA  Thông số MBA (kW) (kW) I0,% Un,% TPDH-25000/110* 120 29 0.8 10.5 TPDH-32000/110* 145 35 0.75 10.5 Phân tích chế độ của mạng điện khi biết điện áp ở đầu đường dây được thực hiện gần đúng với một bước lặp hai giai đoạn . Chúng ta lấy điện áp tại các nút bằng điện áp danh định của mạng cao áp : 1.Đoạn N1 : Khi đó ta có : Tổn thất công suất trong các cuộn dây của máy biến áp của phụ tải 1 : = = 0..079+1.82j(MVA) Tổn thất công suất trong lõi thép của máy biến áp 1 : = + j. = 2*0.035 + j2*0.24 = 0.07 + j0.48 (MVA) Công suất ở cuối đ._.