Xem mẫu

  1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Cân bằng công suất là một trong những bài toán quan trọng nhằm đánh giá khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải, từ đó lập ra phương án đi dây thích hợp và xác định dung lượng bù hợp lý, đảm bảo hệ thống điện vận an toàn, liên tục và kinh tế. I - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Sơ đồ cung cấp điện (nguồn và phụ tải) 1 2 5 N 3 6 4 10km Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống. Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức sau : ∑PF = m∑Ppt + ∑ΔPmd + ∑Ptd + ∑Pdt Trong đó : ∑PF : Tổng công suất tác dụng phát ra do các nhà máy phát điện của các nhà máy trong hệ thống; ∑Ppt : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của hộ tiêu thụ; ∑Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 = 15 + 20 + 15 + 15 + 18 + 10 = 93 MW m: Hệ số đồng thời. ∑ΔPmd : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. ∑Ptd : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện. ∑Pdt : Tổng công suất dự trữ. 1 – Xác định hệ số đồng thời m : Chọn m = 0,8 2 - Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp ∑ΔPmd Theo thống kê thì tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áp trong trường hợp lưới cao áp ∑ΔPmd ≈ (8 – 10)% mΣPpt. Chọn ∑ΔPmd = 10%.mΣPpt ∑ΔPmd = 10%.mΣPpt =0,1.0,8.93 = 7.44MW 1 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  2. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 3 - Công suất tự dùng ∑Ptd của nhà máy điện Công suất tự dùng của các nhà máy điện được tính theo phần trăm của (m∑Ppt + ∑ΔPmd) : - Nhà máy nhiệt điện 3 –7 % - Nhà máy thủy điện 1 – 2% Giả thiết Nhà máy cung cấp là nhà máy thủy điện vì vậy chọn ∑Ptd =2%.(m∑Ppt + ∑ΔPmd); ∑Ptd = 2%.(m∑Ppt + ∑ΔPmd) = 0,02.(0,8.93 + 7.44) = 1.6368 MW 4 - Công suất dự trữ cuả hệ thống bao gồm: - Dự trữ sự cố: bằng công suất của tổ máy lớn nhất. - Dự trữ tải: (2 - 3)% phụ tải tổng. - Dự trữ phát triển. ∑Pdt = (10 - 15)%.m.∑Ppt ; Chọn ∑Pdt = 10%.m.∑Ppt ∑Pdt = 10%.m.∑Ppt = 0,1.0,8.93 = 7.44 MW STT Công suất m∑Ppt ∑ΔPmd ∑Ptd ∑Pdt ∑PF phụ tải (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) 1 15 2 20 3 15 74.4 7.44 1.6368 7.44 90.9168 4 15 5 18 6 10 Theo phạm vi đồ án, ta chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng áp của nhà máy điện. Do đó: ∑PF = m∑Ppt + ∑ΔPmd = 0,8 x 93 + 7.44= 81.84 MW II - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng được biểu bằng công thức sau : ∑QF + Qbù∑ = m∑Qpt + ∑ΔQB + (∑ΔQL - ∑ΔQC) + ∑Qtd + ∑Qdt Trong đó : ∑QF : Tổng công suất phản kháng phát ra từ các nhà máy điện; m∑Qpt : Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời; ∑ΔQB : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng ∑ΔQB = (8-12%)∑Spt ∑ΔQL : Tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường dây của mạng. Với mạng điện 110kV trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất công suất kháng trên cảm kháng đường dây bằng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra :∑ΔQL = ∑ΔQC. 1 – Xác định hệ số đồng thời : m = 0,8. Tương tự như cân bằng công suất tác dụng, trong phạm vi đồ án, ta chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng áp của nhà máy điện, nên: ∑QF + Qbù∑ = m∑Qpt + ∑ΔQB + ∑ΔQL - ∑ΔQC 2 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  3. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 2 - Xác định ∑QF Theo yêu cầu, hệ số công suất tại các phụ tải được bù đến trị số 0,8 nên có thể xem hệ số công suất chung lưới điện là 0,8 (cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ = 0,75). ∑QF = ∑PF × tgϕ = 81.84 × 0,75 = 61.38 MVAR 3 - Xác định ∑Qpt Các công thức tính toán: P S= ; Q = S 2 − P2 cos ϕ STT Công suất cosϕ S Q phụ tải (MW) (MVA) (MVAr) 1 15 0,80 18.75 11.25 2 20 0,75 26.67 17.64 3 15 0,75 20.00 13.23 4 15 080 18.75 11.25 5 18 0,80 22.50 13.50 6 10 0,75 13.33 8.81 ∑Qpt = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 75.68 MVAr ∑Spt = S1 + S2 + S3 + S4 + S5 + S6 = 120 MVA 4 - Xác định ∑QB ∑QB = (8 : 12)%∑Spt Chọn ∑ ΔQB = 8% × ∑ S pt = 0, 08.120 = 9, 6MVAr 5 - Xác định QbùΣ Qbù∑ = m∑Qpt + ∑ΔQB - ∑QF = 0,8. 75.68 + 9,6– 61,38 = 8,764 MVAr 6 - Xác định lượng công suất phản kháng cần bù tại các phụ tải Hệ số công suất yêu cầu: cosϕ = 0,8 Q = P.tgϕ cosϕT : trước khi bù; cosϕS : sau khi bù. Do phụ tải 4 và 6 ở xa và thấp nên ta có thể bù lên cao hơn, cụ thể phụ tải 4 có thể bù đến cosϕ =0,85; phụ tải 6 bù đến cosϕ = 0,82 Công suất QT QS Qbù S’ STT phụ tải cosϕT cosϕS (MVAr) (MVAr) (MVAr) (MVA) (MW) 1 15 0,80 0,8 11,25 11,25 0 18,75 2 20 0,75 0,84 17,64 12,92 4,72 23,81 3 15 0,75 0,8 13,23 11,25 1,98 18,75 4 15 0,80 0,8 11,25 11,25 0 18,75 5 18 0,80 0,8 13,50 13,50 0 22,50 6 10 0,75 0,83 8,81 6,72 2,09 12,05 Tổng 8,79 114,61 Qbù ∑ = 8,764 MVAr ≈ Qbù = 8,79 MVAr 3 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  4. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN CHÖÔNG II DÖÏ KIEÁN CAÙC PHÖÔNG AÙN VEÀ MAËT KYÕ THUAÄT I - CHOÏN ÑIEÄN AÙP TAÛI ÑIEÄN 1 2 5 N 3 6 4 10km STT Pt L Loaïi Coâng thöùc Still (MW) (km) phuï taûi U = 4,34 L + 0, 016.Pt kV 1 15 31,623 3 71.5275 2 20 53,983 3 83.9297 3 15 41,231 1 72.7816 4 15 41,231 1 72.7816 5 18 31,623 1 77.5905 6 10 50 1 62.8926 Do ở Việt Nam không có mạng điện 78 kV nên dựa trên thực tế coù thể chọn U = 110 kV. II - CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN Sơ đồ nối dây mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: số lượng, vị trí phụ tải, mức độ cung cấp điện liên tục của phụ tải, công tác vạch tuyến, sự phát triển của lưới điện trong tương lai. Trong phạm vi đồ án môn học tạm thời nối các điểm để có phương án đi dây (điều này chưa hợp lý vì còn thiếu số liệu khảo sát thực tế). Theo vị trí nguồn và phụ tải, ta chia phụ tải thành 2 khu vực như sau: Đối với phụ tải loại 1: phụ tải 3, 4, 5 và 6. Yêu cầu cung cấp điện liên tục, sử dụng phương án mạch vòng kín hoặc phương án đường dây lộ kép. Đối với phụ tải loại 2: phụ tải 1, 2. Không yêu cầu cung cấp điện liên tục, chỉ cần thiết lập đường dây đơn từ nguồn đến khu vực này. 4 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  5. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Các phương án cung cấp theo đặc tính tải (liên tục và không liên tục) Phương án 1 1 2 5 N 3 6 4 10km Phương án 2 1 2 5 N 3 6 4 10km Phương án 3 1 2 5 N 3 6 4 10km Phương án 4 5 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  6. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 1 2 5 N 3 6 4 10km III - TÍNH TOÁN CÁC PHƯƠNG ÁN 1 – Phương án 1 1 2 5 N 3 6 4 10km 2 20+j12,92 22,3607 1 15+j11,25 31,622 km 18+j13,5 5 3 15+j11,25 31,622 km 41,2311 km 41,23111 42,4264 N k 50 km 41,2311km 15+j11,25 6 4 10+j6,72 6 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  7. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Phân bố công suất và chọn dây - Do phân bố sơ bộ và đã tính bù nên phân bố công suất trong lưới điện kín theo chiều dài, công suất tính theo độ lớn. - Phân bố công suất trong các nhánh bỏ qua tổn thất công suất và thành phần dung dẫn đường dây. Đoạn N1 • • • S N 1 = S1 + S 12 = 15 + j11, 25 + 20 + j12,92 = 35 + j 24,17 MVA Ñoaïn 12: 20+j12,92 MVA Ñoaïn N3 • • • S 3 . ( l34 + lN 4 ) + S 4 . ( lN 4 ) S N3 = = lN 3 + l34 + lN 4 = (15 + j11, 25) × ( 42, 4264 + 41, 2311) + (15 + j11, 25) × 41, 2311 = 15,1436 + j11,3577 MVA 2 × 41, 2311 + 42, 4264 Ñoaïn N4 • • • S 4 . ( l34 + lN 3 ) + S 3 . ( lN 3 ) (15 + j11, 25) × (41, 2311 + 42, 4264) + (15 + j11, 25) × 41, 2311 S N4 = = = lN 3 + l34 + lN 4 41, 2311× 2 + 42, 4264 = 14,8564 + j11,1423MVA Ñoaïn 34 • • • S34 = S N 3 − S3 = 15,1436 + j11,3577 − (15 + j11, 25) = 0,1436 + j0,1077 MVA • • • S 5 . ( l56 + lN 6 ) + S 6 . ( lN 6 ) (18 + j13,5) × (41, 2311 + 50) + (10 + j 6, 72) × 50 Ñoaïn N5: S N 5 = = = lN 5 + l56 + lN 6 41, 2311 + 50 + 31, 622 = 16,7230 +j12,2805 MVA Ñoaïn N6: • • • S 6 . ( l56 + lN 5 ) + S 5 . ( lN 5 ) (10 + j 6, 72) × (41, 2311 + 31, 622) + (18 + j13,5) × 31, 622 S N6 = = = lN 5 + l56 + lN 6 41, 2311 + 50 + 31, 622 = 11,2770 + j7,9395 MVA • • • Ñoaïn 56: S56 = S N 5 − S5 = 16,7230 +j12,2805 − (18 + j13,5) = −1,2770 - j1,2195 MVA Các tải có chung Tmax = 5000h. Tra bảng mật độ dòng điện kinh tế: jkt = 1,1 A/mm2. Các công thức tính (trong các công thức, điện áp được lấy bằng giá trị định mức) S max I max I max = ; Fkt = . 3U dm jkt Tiết diện kinh tế của từng đường dây (tính theo công thức trên) được chọn theo bảng sau: Đường Công suất Dòng điện Tiết diện tính Mã dây tiêu dây MVA A toán mm2 chuẩn N–1 35 + j 24,17 223.2485 202.9532 AC – 240 7 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  8. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 1–2 20+j12,92 124,9712 113,6102 AC – 120 N–3 15,1436 + j11,3577 99,3539 90,3217 AC – 95 N–4 14,8564 + j11,1423 97,4701 88,6092 AC – 95 3– 4 0,1436 + j0,1077 0,9419 0,8563 AC – 70 N–5 16,7230 +j12,2805 108,8973 98,9976 AC – 120 N–6 11,2770 + j7,9395 72,3869 65,8063 AC – 70 5–6 −1,2770 - j1,2195 9,2680 8,4255 AC – 70 Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 25°C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế dây dẫn làm việc là 40°C, vì vậy cần phải hiệu chỉnh dòng điện cho phép của dây dẫn theo nhiệt độ xung quanh thực tế. Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ k = 0,81 (tra bảng phụ lục 2.7). Đường Dây tiêu chuẩn Dòng cho phép ở 25°C Dòng cho phép ở 40°C dây (A) (A) N–1 AC - 240 610 494.1 1–2 AC - 120 360 291.6 N–3 AC - 95 335 271.35 N–4 AC - 95 335 271.35 3– 4 AC - 70 275 222.75 N–5 AC - 120 360 291.6 N–6 AC - 70 275 222.75 5–6 AC - 70 275 222.75 Nguồn: Phụ lục – Bảng PL2.6 (Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) Kiểm tra phát nóng trong sự cố: Có 2 trường hợp cần kiểm tra phát nóng: - Khi vòng kín N34 bị cắt đường dây N – 3. - Khi vòng kín N56 bị cắt đường dây N – 5. • Khi lưới kín N34 bị cắt đường dây N – 3. N 196,8240 A 3 98,4120 A 4 AC -95 AC – 95 Icp=271.35A Icp= 271.35A 15+j11,25 15+j11,25 ( P1 + P2 ) + ( Q1 + Q2 ) (15 + 15) + (11, 25 + 11, 25) 2 2 2 2 I N 1,cb = = ×1000 = 196,824 A 3 ×U 3 × 110 P2 2 + Q2 2 152 + 11, 252 I12,cb = = × 1000 = 98, 412 A 3 ×U 3 × 110 Các dòng điện cưỡng bức đều thỏa trị dòng điện cho phép. • Khi lưới kín N56 bị cắt đường dây N – 5. 8 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  9. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN N 181,2756A 6 118,0944A 5 AC – 70 AC – 70 Icp=222.75 Icp=222.75 10+j6,72 18+j13,5 ( P1 + P2 ) + ( Q1 + Q2 ) (18 + 10 ) 2 2 2 + (13,5 + 6, 72) 2 I N 6,cb = = × 1000 = 181,2756 A 3 ×U 3 × 110 P5 2 + Q52 182 + 13,52 I 65,cb = = × 1000 = 118,0944 A 3 ×U 3 × 110 Các dòng điện cưỡng bức đều thỏa trị dòng điện cho phép. Chọn trụ đường dây Theo phương án 1, các đường dây được thiết kế là đường dây đơn mạch kín N-3-4-N, N-5-6-N, đường dây đơn liên thông N-1-2. Vì vậy ta chọn trụ đường dây Đối với đường dây đơn ta chọn trụ bêtông cốt thép loại : ĐT-20 (theo PL 5.1) trang 144 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến Bảng thông số trụ đường dây H h0 h1 h2 h3 a1 a2 a3 b1 b2 b3 Lọai cột (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) ĐT-20 20 1,5 3,3 0 2,3 2,6 0 0 2,6 2,0 0 1 - Đường dây N-6, 5-6, 3-4 mã dây tiêu chuẩn AC – 70 Tra bảng dây (phụ lục PL2.1 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta được : 9 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  10. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN d = 11,4mm → r = 5,7 mm Dây nhôm lõi thép AC-70 gồm 7 sợi bện thành có k =0,726 a) Điện trở: r0 = 0,46 Ω/km b) Cảm kháng: Bán kính tự thân của một dây : r’ = 0,726 x 5,7 = 4,138 mm Các thông số khoảng cách hình học + Khoảng cách giữa pha A và pha B : Dab = h12 + (b1 − b2 ) 2 = 3,32 + (2, 6 − 2) 2 = 3,354 m + Khoảng cách giữa pha B và pha C : Dbc = 2, 6 + 2, 6 = 5, 2 m + Khoảng cách giữa pha C và pha A : Dca = h12 + (b1 + b2 ) 2 = 3,32 + (2, 6 + 2) 2 = 5, 66 m + Khoảng cách trung bình giữa các pha : Dm = 3 Dab .Dbc .Dca = 3 3,354 × 5, 2 × 5, 66 = 4, 622 m Cảm kháng đường dây : ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ x0 = 2π f × 2 × 10−4 × ln ⎜ m ⎟ = 2 × 3,1416 × 50 × 2 × 10−4 × ln ⎜ −3 ⎟ = 0, 441Ω / km ⎝ r ′ ⎠ ⎝ 4,138 × 10 ⎠ c) Dung dẫn đường dây : 2π f 2 × 3,1416 × 50 b0 = = = 2, 606 ×10−6 1/ Ωkm ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ 18 × 10 × ln ⎜ m ⎟ 6 18 ×106 × ln ⎜ −3 ⎟ ⎝ r ⎠ ⎝ 5, 7 × 10 ⎠ 2 - Đường dây N-3, N-4 mã dây tiêu chuẩn AC-95 Tra bảng dây (phụ lục PL2.1 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta được : d = 13,5mm → r = 6,75 mm Dây nhôm lõi thép AC-95 gồm 7 sợi bện thành có k =0,726 a) Điện trở: r0 = 0,33 Ω/km b) Cảm kháng: Bán kính tự thân của một dây : r’ = 0,726 x 6,75 = 4,901 mm ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ x0 = 2π f × 2 ×10−4 × ln ⎜ m ⎟ = 2 × 3,1416 × 50 × 2 × 10−4 × ln ⎜ −3 ⎟ = 0, 43Ω / km ⎝ r ′ ⎠ ⎝ 4,901×10 ⎠ c) Dung dẫn đường dây : 2π f 2 × 3,1416 × 50 b0 = = = 2, 673 ×10−6 1/ Ωkm ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ 18 × 10 × ln ⎜ m ⎟ 6 18 ×10 × ln ⎜ 6 −3 ⎟ ⎝ r ⎠ ⎝ 6, 75 ×10 ⎠ 3 - Đường dây N-5,1-2 Mã dây tiêu chuẩn AC-120 Tra bảng dây (phụ lục PL2.1 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta được : d = 15,2 mm → r = 7,6 mm Dây nhôm lõi thép AC-120 gồm 35 sợi bện thành có k =0,768 a) Điện trở: r0 = 0,27 Ω/km b) Cảm kháng: Bán kính tự thân của một dây : r’ = 0,768 x 7,6 = 5,837 mm 10 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  11. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ x0 = 2π f × 2 × 10−4 × ln ⎜ m ⎟ = 2 × 3,1416 × 50 × 2 × 10−4 × ln ⎜ −3 ⎟ = 0, 4194Ω / km ⎝ r′ ⎠ ⎝ 5,837 × 10 ⎠ c) Dung dẫn đường dây : 2π f 2 × 3,1416 × 50 b0 = = = 2, 723 ×10−6 1/ Ωkm ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ 18 × 106 × ln ⎜ m ⎟ 18 ×106 × ln ⎜ −3 ⎟ ⎝ r ⎠ ⎝ 7, 6 ×10 ⎠ 4 - Đường dây N-1 Mã dây tiêu chuẩn AC-240 Tra bảng dây (phụ lục PL2.1 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta được : d = 21,6 mm → r = 10,8 mm Dây nhôm lõi thép AC-240 gồm 35 sợi bện thành có k=0,768 a) Điện trở: r0 = 0,132 Ω/km b) Cảm kháng: Bán kính tự thân của một dây : r’ = 0,768 x 10,8 = 8,2944mm ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ x0 = 2π f × 2 × 10−4 × ln ⎜ m ⎟ = 2 × 3,1416 × 50 × 2 × 10−4 × ln ⎜ −3 ⎟ = 0,3973Ω / km ⎝ r′ ⎠ ⎝ 8,2944 × 10 ⎠ c) Dung dẫn đường dây : 2π f 2 × 3,1416 × 50 b0 = = = 2,881×10−6 1/ Ωkm ⎛D ⎞ ⎛ 4, 622 ⎞ 18 × 106 × ln ⎜ m ⎟ 18 ×106 × ln ⎜ −3 ⎟ ⎝ r ⎠ ⎝ 10,8 × 10 ⎠ Bảng số liệu đường dây của phương án 1 b0 Đường Số Chiều r0 x0 Ω- R= r0.l X= x0.l Mã hiệu dây 1 dây lộ dài km Ω/km Ω/km /km x10-6 N–1 1 AC - 240 31,622 0,132 0,3973 2,881 4,174 12,563 1–2 1 AC - 120 22,3607 0,27 0,4194 2,723 6,037 9,378 N–3 1 AC - 95 41,2311 0,33 0,43 2,673 13,606 17,729 N–4 1 AC - 95 41,2311 0,33 0,43 2,673 13,606 17,729 3– 4 1 AC - 70 42,4264 0,46 0,441 2,606 19,516 18,71 N–5 1 AC - 120 31,622 0,27 0,4194 2,723 8,538 13,262 N–6 1 AC - 70 50 0,46 0,441 2,606 23 22,05 5–6 1 AC - 70 41,2311 0,46 0,441 2,606 18.966 18,183 Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp : - Đường dây N12 N ZN1 Z12 1 2 • • S 1" S 2" • • jQC − N 1 S1 jQC −12 S2 11 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  12. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp : - Công suất do điện dung phân nửa đường dây N1 sinh ra : boN 1.l1 2 2,881.10−6.31, 622 j ΔQC − N 1 = j U dm = j × 1102 = j 0,551 MVAr 2 2 - Công suất do điện dung phân nửa đường dây 12 sinh ra : bo12 .l12 2 2,723.10−6.22,3607 j ΔQC −12 = j U dm = j × 1102 = j 0,368MVAr 2 2 Đoạn 1-2 - Công suất cuối đường dây : • S 2" = P2′′+ jQ2 = P2 + jQ2 − jQC −12 = 20+j12,92 − j 0,368 = 20 + j12,552 MVA ′′ - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây 12 : P ′′2 + Q122 ′′ 202 + 12,5522 ΔP = 12 12 2 R12 = × 6,037 = 0, 278MW U dm 1102 P ′′2 + Q122 ′′ 20 2 + 12,5522 ΔQ12 = 12 2 X 12 = × 9,378 = 0, 432 MVAr U dm 1102 - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây 34 : P2'' .R12 + Q2 . X 12 20.6, 037 + 12,552.9,378 '' ΔU12 = = = 2,168kV U dm 110 ΔU12 2,168 ΔU12 % = ×100 = × 100 = 1,97 U dm 110 - Đoạn N-1 • • • S 1" = P" + jQ1" = S 2"+ ΔP + jΔQ12 + S 1 − jQC −12 − jQC − N 1 1 12 = 20 + j12,552 + 0, 278 + j 0, 432 + 15 + j11, 25 − j 0,368 − j 0,551 = 35, 478 + j 23,315MVA - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây N1 : P′′2 + Q1′′2 35, 4782 + 23,3152 ΔPN 1 = 1 2 RN 1 = × 4,174 = 0, 622 MW U dm 1102 P′′2 + Q1′′2 35, 4782 + 23,3152 ΔQN 1 = 1 2 X N1 = × 12,563 = 1,871MVAr U dm 1102 - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N1: P′′RN 1 + Q1′′. X N 1 35, 478 × 4,174 + 23,315 × 12,563 1. ΔU N 1 = = = 4, 002 kV U dm 110 ΔU N 1 4, 002 ΔU N 1 % = × 100 = × 100 = 3, 638 U dm 110 Tổng tổn thất : ΔPN34 = 0,278 + 0,622 = 0,9 MW ΔQN34 = 0,432 + 1,871 = 2,303 MVAr ΔUN34 = 2,168 + 4,002 = 6,17 kV ΔU N 34 6,17 ΔU N 34 % = × 100 = × 100 = 5, 61 U dm 110 12 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  13. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN - Đường dây mạch kín N34 Đây là 1 lưới điện kín, có sơ đồ thay thế tính toán như sau: 3 15+j11,25 MVA j0,667 MVAr 3 ZN3 15+ 13,606+j17,729Ω j9,914MVA N 19,516+j18,71Ω N Z34 13,606+j17,729Ω j0,65 MVAr 15+j9,914 ZN4 MVA 4 j0,667 MVAr 4 15+j11,25 MVA - Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N1 sinh ra : b0 N 3 .l3 2 2,673.10−6.41, 2311 j ΔQC − N 3 = j U dm = j × 1102 = j 0, 667 MVAr 2 2 - Công suất do phân nửa điện dung của đường dây 12 sinh ra : bo 34 .l34 2 2,606.10−6.42, 4264 j ΔQC −34 = j U dm = j × 1102 = j 0, 669 MVAr 2 2 - Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N2 sinh ra : boN 4 .l4 2 2,673.10−6.41, 2311 j ΔQC − N 4 = j U dm = j ×1102 = j 0, 667 MVAr 2 2 - Công suất tính toán tại nút 1, 2 : • • S 3' = S 3 − j ΔQC − N 3 − j ΔQC −34 = 15 + j11,25 - j0,667 - j0,669 = 15 + j9,914 MVA • • S 4' = S 4 − j ΔQC − N 4 − j ΔQC −34 = 15 + j11,25 - j0,667 - j0,669 = 15 + j9,914 MVA Đoạn N3 ∗ ∗ ∗ S '.Z + S3 '.( Z 34 + Z N 4 ) S N3 = 4 N4 = Z N 3 + Z 34 + Z N 4 = (15 − j9,914 ) × (13, 606 + j17, 729 ) + (15 − j9,914 ) × (13, 606 + j17, 729 + 19,516 + j18, 71) = 2 × (13, 606 + j17, 729) + 19,516 + j18, 71 = 15 − j 9.914 MVA • S N 3 = 15 + j 9.914 MVA - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N3 : PN 3 .RN 3 + QN 3 . X N 3 15.13, 606 + 9,914.17, 729 ΔU N 3 = = = 3, 453 kV U dm 110 13 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  14. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN - Phần trăm sụt áp : ΔU N 3 3, 453 ΔU N 3 % = ×100 = × 100 = 3,139 U dm 110 - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây N3: PN23 + QN 3 2 152 + 9, 914 2 ΔPN 3 = 2 RN 3 = × 13, 606 = 0, 364 MW U dm 110 2 PN23 + QN 3 2 152 + 9, 914 2 Δ QN 3 = 2 X N3 = × 17, 729 = 0, 474 MVAr U dm 110 2 Đoạn N4 : ∗ ∗ ∗ S 4 '.Z N 4 + S 4'.( Z 34 + Z N 3 ) S N4 = = Z N 3 + Z 34 + Z N 4 = (15 − j9,914 ) × (13, 606 + j17, 729 ) + (15 − j9,914 ) × (13, 606 + j17, 729 + 19,516 + j18, 71) = 2 × (13, 606 + j17, 729) + 19,516 + j18, 71 = 15 − j 9.914 MVA • S N 4 = 15 + j 9.914 MVA - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N4 : PN 4 .RN 4 + QN 4 . X N 4 15.13, 606 + 9,914.17, 729 ΔU N 4 = = = 3, 453 kV U dm 110 - Phần trăm sụt áp : ΔU N 4 3, 453 ΔU N 4 % = × 100 = × 100 = 3,139 U dm 110 - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây N4: PN24 + QN 4 2 152 + 9, 914 2 ΔPN 4 = 2 RN 4 = × 13, 606 = 0, 364 MW U dm 110 2 PN24 + QN 4 2 152 + 9, 914 2 Δ QN 4 = 2 XN4 = × 17, 729 = 0, 474 MVAr U dm 110 2 Đoạn 34: • • • S 34 = S N 3 − S 3' = 15 + j 9.914-(15 + j9,914)=(1,7764 - j1,7764) × 10−15 MVA - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây 34 : P34 .R34 + Q34 . X 34 1, 7764 × 10−15.19,516 + 1, 7764 ×10−15.18, 71 ΔU 34 = = = 1,302 ×10−17 kV U dm 110 - Phần trăm sụt áp : ΔU 34 1,302 × 10−17 ΔU 34 % = × 100 = × 100 = 1,183 × 10−17 U dm 110 - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây 34: (1,7764 ×10−15 ) + (1,7764 ×10−15 ) ×19, 516 = 1, 018.10−32 MW 2 2 P2 + Q2 ΔP34 = 34 2 34 R34 = U dm 110 2 P2 + Q2 ΔQ34 = 34 2 34 X 34 = (1,7764 ×10 ) + (1,7764 ×10 ) −15 2 −15 2 × 18, 71 = 9, 758.10 −33 MVAr 2 U dm 110 14 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  15. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Do công suất phân bố tại nút 3 và 4 cũng như chiều dài hai đoạn N3,N4 bằng nhau,nên chọn điểm phân công suất tại nút 3 và 4 là như nhau. Xét nút 3 là điểm phân công suất. ΔUN34 = ΔUN3 = 3,453 kV ΔU N 34 3, 453 ΔU N 34 % = ΔU N 3 % = × 100 = × 100 = 3,139 % U dm 110 Tổn thất tổng: ΔPN34 = 0,364 + 0,364 + 1,018.10-32 ≈ 0,728 MW ΔQN34 = 0,474+ 0,474 +9,758.10-33 = 0,948 MVAr Xét trường hợp đường dây sự cố lâu dài nghiêm trọng, là khi mất đường dây N3. Sự cố nguy hiểm nhất khi đứt đường dây N-3 của mạch kín N-4-3-N, khi đó toàn bộ công suất của phụ tải 4 được truyền từ N⇒3⇒4 đoạn N-4-3chịu tác động nặng nề nhất. Sơ đồ đường dây bây giờ có dạng liên thông như sau: N ZN4 Z34 4 3 • • S 4" S 3" • • j ΔQC − N 4 S4 j ΔQC −34 S3 Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp : Đoạn 3-4: - Công suất cuối đường dây 34 : • S 3" = P3′′+ jQ3 = P3 + jQ3 − j ΔQC −34 = 15 + j11, 25 − j 0, 669 = 15 + j10,581MVA ′′ - Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 34 : P3′′2 + Q3 2 ′′ 152 + 10, 5812 ΔP34 = 2 R34 = × 19, 516 = 0, 543MW U dm 110 2 P3′′2 + Q3 2 ′′ 152 + 10, 5812 ΔQ34 = 2 X 34 = × 18, 71 = 0, 521MVAr U dm 110 2 - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây 34 : P3'' .R34 + Q3'' . X 34 15.19,516 + 10,581.18, 71 ΔU 34 = = = 4, 461kV U dm 110 - Phần trăm sụt áp : ΔU12 4, 461 ΔU12 % = ×100 = ×100 = 4, 055 % U dm 110 Đoaïn N-4 : • • • S 4" = P4" + jQ4 = S 3"+ ΔP34 + jΔQ34 + S 4 − jΔQC −34 − jΔQC − N 4 " = 10 + j10,581 + 0,526 + j 0,504 + 15 + j11, 25 − j 0, 669 − j 0, 667 = 25,526 +j21MVA - Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N1 : 15 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  16. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 2 P4′′2 + Q4 2 ′′ 25,5262 +21 ΔPN 4 = 2 R4 = × 13, 606 = 1, 23MW U dm 1102 2 P′′2 + Q′′2 25,5262 +20,497 ΔQN 4 = 4 2 4 X4 = ×17, 729 = 1, 6 MVAr U dm 1102 - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N1 : P4′′.R4 + Q4 . X 4 25,526 ×13, 606 + 21× 17, 729 ′′ ΔU N 4 = = = 6,542 kV U dm 110 - Phần trăm sụt áp : ΔU N 1 6,542 ΔU N 1 % = × 100 = × 100 = 5,957 U dm 110 - Tổn thất điện áp: ΔUN34 = 4,461 + 6,542 = 11,003 kV ΔU N 12 11, 003 ΔU N 34 % = × 100 = ×100 = 10 U dm 110 - Tổng thất công suất tổng: ΔPN34 = 0,543 + 1,23 = 1,773 MW ΔQN34 = 0,521+ 1,6 = 2,121 MVAr - Đường dây mạch kín N56 Đây là 1 lưới điện kín, có sơ đồ thay thế tính toán như sau: 5 18+j13,5 MVA j0,521 MVAr 5 ZN5 18+j13,5 8,538+j13,262Ω MVA N 18,966+j18,183Ω N Z56 23+j22,05Ω j0,65 MVAr ZN6 10+j6,72 MVA 6 j0,788 MVAr 10+j6,72 MVA 6 - Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N5 sinh ra : b0 N 5 .lN 5 2 2, 723.10−6.31, 622 j ΔQC − N 5 = j U dm = j × 1102 = j 0,521 MVAr 2 2 - Công suất do phân nửa điện dung của đường dây 56 sinh ra : 16 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  17. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN bo 56 .l56 2 2, 606.10−6.41, 2311 j ΔQC −56 = j U dm − j × 1102 = j 0, 65MVAr 2 2 - Công suất do phân nửa điện dung của đường dây N6 sinh ra : b0 N 6 .lN 6 2 2, 606.10−6.50 j ΔQC − N 6 = j U dm = j × 1102 = j 0, 788 MVAr 2 2 - Công suất tính toán tại nút 5,6 : • • S 5' = S 5 − j ΔQC − N 5 − j ΔQC −56 = 18 + j13,5 − j 0,521 − j 0, 65 = 18 + j12,329 MVA • • S 6 ' = S 6 − j ΔQC − N 6 − jΔQC −56 = 10 + j 6, 72 − j 0, 788 − j 0, 65 = 10 + j 5, 282 MVA Ñoaïn N5 ∗ ∗ ∗ S '.Z + S5 '.( Z 56 + Z N 6 ) S N5 = 6 N6 = Z N 5 + Z 56 + Z N 6 = (10 − j5, 282 ) × ( 23 + j 22, 05) + (18 − j12,329 ) × (18,966 + j18,183 + 23 + j 22, 05) = 8,538 + j13, 262 + 18,966 + j18,183 + 23 + j 22, 05 = 17,9328 + j12,9397MVA • S N 5 = 17,9328 +j12,9397 MVA MVA - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N5 : PN 5 .RN 5 + QN 5 . X N 5 17,9328.8,538 + 12,9397.13, 262 ΔU N 5 = = = 2,952kV U dm 110 - Phần trăm sụt áp : ΔU N 5 2,952 ΔU N 5 % = × 100 = × 100 = 2,6836 % U dm 110 - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây N5 : PN25 + QN 5 2 17,93282 + 12,9397 2 ΔP5 = 2 RN 5 = × 8, 538 = 0,3451MW U dm 110 2 PN25 + QN 5 2 17,93282 + 12,9397 2 ΔQ5 = 2 X N5 = × 13, 262 = 0,536MVAr U dm 110 2 Ñoaïn N6 ∗ ∗ ∗ S 5'.Z N 5 + S 6 '.( Z 56 + Z N 5 ) S N6 = = Z N 6 + Z 56 + Z N 5 = (18 − j12,329 ) × (8,538 + j16, 262 ) + (10 − j5, 282 ) × (18,966 + j18,183 + 8,538 + j16, 2621) = 23 + j 22, 05 + 18,966 + j18,183 + 8,538 + j16, 2621 = 10,0672 + j4,6713 MVA • S N 6 = 10,0672 + 4,6713iMVA - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N6 : PN 6 .RN 6 + QN 6 . X N 6 10,0672 . 23 + 4,6713 . 22,05 ΔU N 6 = = = 3,0413KV U dm 110 - Phần trăm sụt áp : 17 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  18. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN ΔU N 6 3, 0413 ΔU N 6 % = ×100 = × 100 = 2,7649 U dm 110 - Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây N6 : PN26 + QN 6 2 10,0672 2 + 4,67132 ΔPN 6 = 2 RN 6 = × 23 = 0,2341MW U dm 110 2 PN26 + QN 6 2 10,0672 2 + 4,67132 Δ QN 6 = 2 XN6 = × 22, 05 = 0,2245MVAr U dm 110 2 Ñoaïn 56: • • • S 56 = S N 5 − S 5' = 17,9328 +j12,9397 - (18 + j12,329)= - 0,0672 + j0,6107 MVA - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây 56 : P56 .R56 + Q56 . X 56 −0, 0672.18,966 + 0, 6107.18,183 ΔU 56 = = = 0,0894 U dm 110 kV ΔU 56 0, 0894 ΔU 56 % = × 100 = × 100 = 0,0812 U dm 110 - Tổn thất công suất trên tổng trở đường dây 56 : P56 + Q56 2 2 0,0672 2 + 0,6107 2 ΔP56 = 2 R56 = 2 × 18, 966 = 5,9167.10 −4 MW U dm 110 P56 + Q56 2 2 0,0672 2 + 0,6107 2 ΔQ56 = 2 X 56 = 2 × 18,183 = 5,6724.10 −4 MVAr U dm 110 Vậy nút 6 là điểm phân công suất. ΔUN56 = ΔUN6 = 3,0413 kV ΔU N 56 3, 0413 ΔU N 56 % = × 100 = × 100 = 2,7649 U dm 110 Tổn thất tổng: ΔPN56 = 0,3451 + 0,2341 + 5,9167 .10-4 = 0,58 MW ΔQN56 = 0,536 + 0,2245 + 5,6724 .10-4 = 0,761 MVAr Xét trường hợp đường dây sự cố lâu dài nghiêm trọng, là khi mất đường dây N5. Sự cố nguy hiểm nhất khi đứt đường dây N-5 của mạch kín N-5-6-N, khi đó tòan bộ công suất của phụ tải 2 được truyền từ N⇒6⇒5 đoạn N-6-5 chịu tác động nặng nề nhất. Sơ đồ đường dây bây giờ có dạng liên thông như sau: N ZN6 Z56 6 5 • • S 6" S 5" • • j ΔQC − N 5 S6 j ΔQC −56 S5 18 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  19. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp : Đoạn 5-6 Công suất cuối đường dây : • S5'' = P5′′+ jQ5 = P5 + jQ5 − jQC −56 = 18 + j13,5 − j 0, 65 = 18 + j12,85MVA ′′ - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây 56 : P5′′2 + Q5 2 ′′ 182 + 12,852 ΔP56 = 2 R56 = × 18, 966 = 0, 767 MW U dm 110 2 P5′′2 + Q5 2 ′′ 182 + 12,852 ΔQ56 = 2 X 56 = × 18,183 = 0, 735MVAr U dm 110 2 - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây 56 : P5'' .R56 + Q5'' . X 56 18.18,966 + 12,85.18,183 ΔU 56 = = = 5, 228kV U dm 110 ΔU 56 5, 228 ΔU 56 % = × 100 = × 100 = 4, 75 U dm 110 Ñoaïn N-6 • • • S 6" = P6" + jQ6 = S 5"+ ΔP56 + jΔQ56 + S 6 − jQC −56 − jQC − N 6 = " = 18 + j12,85 + 0, 767 + j 0, 735 + 10 + j 6, 72 − j 0, 65 − j 0, 788 = 28.7670 + j18.867MVA - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trên tổng trở đường dây N6 : P6′′2 + Q6 2 ′′ 28.767 2 +18.867 2 ΔPN 6 = 2 RN 6 = × 23 = 2, 25MW U dm 1102 P6′′2 + Q6 2 ′′ 28.767 2 +18.867 2 ΔQN 6 = 2 X N6 = × 22, 05 = 2,157 MVAr U dm 1102 - Tổn thất điện áp trên tổng trở đường dây N6 : P6′′.RN 6 + Q6 . X N 6 28, 767 × 23 + 18,867 × 22, 05 ′′ ΔU N 6 = = = 9,8kV U dm 110 ΔU N 6 9,8 ΔU N 6 % = ×100 = × 100 = 8,9 U dm 110 Tổn thất công suất tổng: ΔPN56 = 0,767 + 2,25 = 3,017 MW ΔQN56 = 0,735+ 2,157 = 2,892 MVAr ΔUN56 = 5,228 + 9,8 = 15,028 kV ΔU N 56 15, 028 ΔU N 56 % = × 100 = × 100 = 13.67 U dm 110 Bảng tổn thất của phương án 1 STT Tên đường Tổn thất ΔP Tổn thất ΔQ Tổn thất ΔU dây (MW) (MVAr) (%) 19 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức
  20. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN 1 N–1 0,622 1,871 3,638 2 1–2 0,278 0,432 1,97 3 N–3 0,364 0,474 3,139 4 N–4 0,364 0,474 3,139 5 3– 4 1,018.10-32 9,758.10-33 1,183.10-17 6 N–5 0,3451 0,536 2,6836 7 N–6 0,2341 0,2245 2,7649 8 5–6 5,9167.10-4 5,6724.10-4 0.0812 Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng : ∑ΔP = 2,2078 MW Phần trăm tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án là từ nguồn đến tải 1 với ΔU% = 3,638 2 - Phương án 2 Phần lưới N34 và N12 tương tự như trong phương án 1. Phần lưới N56 được chọn khác đi như sau: 18+j13,5MVA 1 3 15+j11,25MV 2 41,2311 km 5 31,622 km N 41,2311 42,4264 km 50 km 5 N 31,622 km 15+j11,25M 3 4 6 1 15+j11,25MVA 10+j6,72MVA 22,3607 km 6 4 2 20+j12,92MVA 10km * Phân bố công suất và chọn dây cho các đường dây lộ kép N5 và N6 Đường dây lộ kép N5 – Công suất trên 1 lộ: • 18 + j13,5 S N 5/ lo = = 9 + j 6, 75 MVA 2 Đường dây lộ kép N6 – Công suất trên 1 lộ: • 10 + j 6, 72 S N 6 / lo = = 5 + j3,36 MVA 2 Các tải có chung Tmax = 5000h. Tra bảng mật độ dòng điện kinh tế (Bảng 2.3 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến): jkt = 1,1 A/mm2. Các công thức tính (trong các công thức, điện áp được lấy bằng giá trị định mức) Smax I Dòng trên từng lộ đơn được xác định theo công thức: I max/ lo = ; Fkt = max 3U dm jkt Cho ta: 20 SV : Lâm Huỳnh Quang Đức