Đồ án Thiết kế mạng điện 22kv

Trường ĐH Bình Dương Khoa Điện – Điện tử THIẾT KẾ MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN Sinh viên : Phạm Văn Lâm Lớp : 09ĐT01. Ngành Điện – Điện tử Người hướng dẫn : Hồ Văn Hiến Ngày nhận đề: Ngày hoàn thành: 19/11/2009 Đề tài : Thiết kế mạng điện 22kv Số liệ ban đầu: Nguồn và phụ tải. Nguồn điện Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0.80 Điện áp thanh cái cao áp 1.05 Uđm lúc phụ tải cực đại 1.02 Uđm lúc phụ tải cực tiểu 1.05 Uđm lúc sự cố Phụ tải 1 2 3 4 Pmax (MW) 16 18 20 22 cosφ 0.8 0.75 0.8 0.75 Pmin( % , Pmax) 40% Tmax (giờ/ năm) 5000 Yêu cầu cung cấp điện LT LT LT LT Điện áp định mức phía thứ cấp trạm phân phối 22KV Yêu cầu điều chỉnh điện áp phía thứ cấp 5% Giá tiền 1KWh điện năng tổn thất 0.05$ Giá tiền 1KWh thết bị bù 5$ Tiền MBA 6$/kva Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải (xem hình) Nhiệm vụ thiết kế. Cân bằng công suất trong mạng điện. Xác định dung lượng bù công suất kháng. Đề ra phương án nối dây của mạng điện và chọn các phương án thỏa nãm kỹ thuật. So sánh kinh tế chọn phương án hợp lý. Xác định số lượng công suất MBA của trạm phân phối. Sơ đồ nối dây của trạm. Sơ đồ nối dây của mạng điện. Xác định dung lượng bù kinh tế và giảm tộn thất điện năng. Tính toán cân bằng công suất trong mạng điện. Xác định và phân phối thiết bị bù cưỡng bức. Tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện lúc phụ tải cực đại, cực tiểu và sự cố. Điều chỉnh diện áp : Chọn đầu phân áp của MBA. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thết kế. Các bản vẽ A3: sơ đồ nối dây các phương án, sơ đồ nguyên lý của mạng điện thiết kế, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. VỊ TRÍ NGUỒN VÀ PHỤ TẢI : 10km Thông qua khoa Ngày tháng năm 2009 Chủ nhiệm khoa Người hướng dẫn Sinh viên thực hiện. Tọa độ điểm 1: x = 2, y = 2 Tọa độ điểm: x = 3, y = -2 Tọa độ điểm 3: x = -2, y = -2 Tọa độ điểm 4: x = -3, y = 2 Công suất ngắn mạch tại thanh cái N nguồn 110 kv : 800000 MVA Chiều dài từ N-1: = 31.113 km Chiều dài từ N-2: = 39.661 km Chiều dài từ 1-2: = 45.354 km Chiều dài từ N-3: = 31.113 km Chiều dài từ N-4: = 39.661 km Chiều dài từ 3-4: = 45.354 km Khu vực 1: tải 1,2 Khu vực 2: tải 3,4 Phụ tải 1: P = 16MW Hệ số công suất: cosj = 0.8 Q = 12 MVAr Yêu cầu cung cấp điện : liên tục Phụ tải 2: P = 18 MW Hệ số công suất: cosj = 0.75 Q = 15.875 MVAr Yêu cầu cung cấp điện : liên tục Phụ tải 3: P = 20 MW Hệ số công suất: cosj = 0.8 Q = 15 MVAr Yêu cầu cung cấp điện : liên tục Phụ tải 4: P = 22MW Hệ số công suất: cosj = 0.75 Q = 19.402 MVAr Yêu cầu cung cấp điện : liên tục Thời gian Tmax = 5000 giờ/ năm Thời gian tổn hao công suất lớn nhất: To = (0.124+ Tmax / 10000)2 8760 giờ / năm = 3410.934 Tiền điện c = 0.05 $/kwh = 50 $ / Mwh Công suất ngắn mạch tại thanh cái nguồn N : Snm = 800.00 MVA Chương 1 – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Cân bằng công suất tác dụng: Hệ số đồng thời : m = 0.8 Tổng phụ tải: Tổn hao công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp: Tổng công suất tác dụng của nhà máy điện tại thanh cái cao áp của máy biến áp tăng: Cân bằng công suất phản kháng: Công suất phản kháng của phụ tải 1: Công suất phản kháng của phụ tải 2: Công suất phản kháng của phụ tải 3: Công suất phản kháng của phụ tải 4: Tổng công suất phản kháng của phụ tải có xét hệ số đồng thời: Công suất biểu kiến của phụ tải 1: Công suất biểu kiến của phụ tải 2: Công suất biểu kiến của phụ tải 3: Công suất biểu kiến của phụ tải 4: Tổng công suất biểu kiến của phụ tải: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp: Tổng công suất phản kháng phát lên tại thanh cái cao áp của máy biến áp tăng: Hệ số công suất nguồn: Lập bảng: STT P(MW) Q(MVAR) cosj S(MVA) 1 16 12 0.8 20 2 18 15.875 0.75 24 3 20 15 0.8 25 4 22 19.402 0.75 29.333 CHƯƠNG 2 – DỰ ÁN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT Lựa chọn cấp điện áp tải điện: Phụ tải 1: Khoảng cách từ nguồn N đến tải 1: 31.113 km Cấp điện áp tính toán theo công thức Still: Phụ tải 2: Khoảng cách từ nguồn N đến tải 2: 39.661 km Cấp điện áp tính toán theo công thức Still: phụ tải 3: Khoảng cách từ nguồn N đến tải 3: 31.113 km Cấp điện áp tính toán theo công thức Still: Phụ tải 4: Khoảng cách từ nguồn N đến tải 4: 39.661 km Cấp điện áp tính toán theo công thức Still: Hình 2.1: Hình 2.2 a b c Tính toán các phương án của khu vực 1: Phương án 1: Phương án đường dây kép, tia N-1 và N- 2 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY N-1 CỦA PHƯƠNG ÁN 1: Dòng điện phụ tải 1: Dòng trên 1 lộ của đường dây N-1= 104.973/2 = 52.4864 A Tiết diện kinh tế tính toán: Chọn dây : AC-95 Chọn trụ kim loại 2 mạch mã hiệu PIB110_4 Hình dạng trụ xem hình 2.12 Các kích thước : a1=2 m, a2= 3.5 m, a3 = 2 m , b1= 2 m, b2 = 3.5m, b3= 2 m, h1 = 3 m, h2 = 3 m Các khoảng cách: Khoảng cách trung bình hình học giữa pha A và pha B: Khoảng cách trung bình hình học giữa pha B và pha C: Khoảng cách trung bình hình học giữa pha C và pha A: Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị: Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố 1 lộ: Bán kính tự thân: ds = 4.9005m Bán kính trung bình của dây pha A: Bán kính trung bình của dây pha B: Bán kính trung bình của dây pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị: Cảm kháng của đường dây: Cảm kháng của đường dây lúc sự cố 1 pha: Bán kính dây: r = d/2 = 13.5/2 = 6.75 mm Dung dẫn Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha A: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha B: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố: Đường kính dây: 13.5 mm Số sợi: 7 Hệ số k = 0.726 Bán kính tự thân: ds = r*k = 13.5*0.726= 4.9005 mm Dòng điện cho phép: Icp= 335 A Điện trở r0 = 0.33 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/Ds)= 0.2024(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây (lộ đơn): R = r0*l1 = 0.33*31.1127 = 10.2672 (W) Cảm kháng toàn đường dây (lộ kép): X = x0 * l1 = 0.2024*31.1127 = 6.2968(W) Dung dẫn toàn dường dây (lộ kép): Y = b0 * l1 = 0.0000057019*31.1127 = 0.000774 Điện trở toàn đường dây (lộ kép): R = 10.2672 / 2 = 5.1336 (W) Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-1: Công suất phụ tải cuối đường dây: SN = 16 + j 12 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ: Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2*52.486 = 104.973 A Icb = 104.973 A < 0.81* Icp = 0.81* 335 = 271.35 A (thỏa) Với AC-95 có Icp = 335 A TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY CỦA N-2 CỦA PHƯƠNG ÁN 1: Dòng phụ tải 2: Dòng trên 1 lộ của N-2: = 125.9673 / 2 = 62.9837 A Tiết diện kính tế tính toán: Chọn dây AC-95 Bán kính tự thân ds = 4.9005mm Bán kính trung bình của dây pha A: Bán kính trung bình của dây pha B: Bán kính trung bình của dây pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị: Cảm kháng của đường dây: Cảm kháng của đường dây lúc sự cố 1 pha: Bán kính dây: r = d/2 = 13.5/2 = 6.75 mm Dung dẫn Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha A: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha B: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố: Đường kính dây: 13.5 mm Số sợi: 7 Hệ số k = 0.726 Bán kính tự thân: ds = r*k = 13.5*0.726= 4.9005 mm Dòng điện cho phép: Icp= 335 A Điện trở r0 = 0.33 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/Ds)= 0.2024(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây (lộ đơn): R = r0*l1 = 0.33*39.6611 = 13.0882 (W) Cảm kháng toàn đường dây (lộ kép): X = x0 * l1 = 0.2024*39.6611 = 8.0269(W) Dung dẫn toàn dường dây (lộ kép): Y = b0 * l1 = 0.0000057019*39.6611 = 0.00022614 Điện trở toàn đường dây (lộ kép): R = 13.0882 / 2 = 6.5441 (W) Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-2: Công suất phụ tải cuối đường dây: SN = 18+ j 15.875 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Tổng công suất tác dụng của hai đường dây của pha 1: Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ: Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2*62.984 = 125.967 A Icb = 125.967 A < 0.81* Icp = 0.81* 335 = 271.35 A (thỏa) Đường dây Số lộ Mã hiệu dây Chiều dài (km) r0 (W/km) x0 (W/km) b0*10-6 (1/Wkm) R= r0*l W X= x0*l W Y= b0*l 1/W N-1 335 2 AC-95 31.11 0.165 0.202 5.7019 5.134 6.297 0.0001774 N-2 335 2 AC-95 39.66 0.165 0.202 5.7019 6.544 8.027 0.0002261 Đoạn Mã hiệu dây Dòng điện cho phép Icp(A) N-1 AC-95 0.81*335=271.35(A) N-2 AC-95 0.81*335=271.35(A) STT Tên đường dây Tổn thất (MW) 1 N-1 0.1593 2 N-2 0.289 Tổng tổn thất trong mạng điện: PHƯƠNG ÁN 2: ĐƯỜNG DÂY LIÊN THÔNG Phương án đường dây kép liên thông N-1-2 Hình 2.7: Đường dây tia liên thông lộ kép Tính toán đường dây kép 1-2: Hình 2.13:Sơ đồ thay thế đường dây tia liên thông Dòng phụ tải 2: Dòng trên 1 lộ của N-2: = 125.9673 / 2 = 62.9837 A Tiết diện kính tế tính toán: Chọn dây AC-95 Bán kính tự thân ds = 4.9005mm Bán kính trung bình của dây pha A: Bán kính trung bình của dây pha B: Bán kính trung bình của dây pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị: Cảm kháng của đường dây: Cảm kháng của đường dây lúc sự cố 1 pha: Bán kính dây: r = d/2 = 13.5/2 = 6.75 mm Dung dẫn Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha A: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha B: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố: Đường kính dây: 13.5 mm Số sợi: 7 Hệ số k = 0.726 Bán kính tự thân: ds = r*k = 6.75*0.726= 4.9005 mm Dòng điện cho phép: Icp= 335 A Điện trở r0 = 0.33 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/Ds)= 0.2024(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây (lộ đơn): R = r0*l1 = 0.33*45.3542 = 14.9669 (W) Cảm kháng toàn đường dây (lộ kép): X = x0 * l1 = 0.2024*45.3542 = 9.1791(W) Dung dẫn toàn dường dây (lộ kép): Y = b0 * l1 = 0.0000057019*45.3542 = 0.0002586 Điện trở toàn đường dây (lộ kép): R = 14.9669 / 2 = 7.434 (W) Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-2: Công suất phụ tải cuối đường dây: SN = 18+ j 15.875 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Công suất ở đầu tổng trở Z: Công suất phản kháng do điện dung ở đầu: Công suất đầu phát của đường dây 1-2: Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ: Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2*62.984 = 125.967 A Icb = 125.967 A < 0.81* Icp = 0.81* 335 = 271.35 A (thỏa) TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY KÉP N-1: Phụ tải 1: P1 + j Q1 = 16 + j 12 MVA Phụ tải ở đầu nhận của đường dây N-1: PN + j QN = (16 + j12)+(18.327 + j 13.147) = 34.327 + j 25.147 MVA Dòng đầu nhận: Dòng điện trên 1 lộ của đường dây 1-2: = 223.3413 / 2 =111.6707 A Tiết diện kinh tế tính toán Fkt = 111.6707 / 1.1 = 101.5188 mm2Chọn dây AC-150 Bán kính tự thân ds = 6.528mm Bán kính trung bình của dây pha A: Bán kính trung bình của dây pha B: Bán kính trung bình của dây pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị: Cảm kháng của đường dây: Cảm kháng của đường dây lúc sự cố 1 pha: Bán kính dây: r = d/2 = 17/2 = 8.5 mm Dung dẫn Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha A: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha B: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố: Đường kính dây: 17 mm Số sợi: 35 Hệ số k = 0.768 Bán kính tự thân: ds = r*k = 8.5*0.768= 6.528 mm Dòng điện cho phép: Icp= 445 A Điện trở r0 = 0.21 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/Ds)= 0.1934(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây (lộ đơn): R = r0*lN-1 = 0.21*31.1127 = 6.5337 (W) Cảm kháng toàn đường dây (lộ kép): X = x0 * lN-1 = 0.1934*31.1127 = 6.0165(W) Dung dẫn toàn dường dây (lộ kép): Y = b0 * lN-1 = 0.000005925*31.1127 = 0.00018434 Điện trở toàn đường dây (lộ kép): R = 6.5337 / 2 = 3.2668 (W) Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-1: Công suất phụ tải cuối đường dây: SN = 134.327+ j 25.147 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Công suất ở đầu tổng trở Z: Công suất phản kháng do điện dung ở đầu: Công suất đầu phát của đường dây N-1: Tổng sụt áp từ đầu N đến đầu 2: U% = 2.199 + 2.122 = 4.32% Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ: Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2*111.671 = 223.341 A Icb = 223.341 A < 0.81* Icp = 0.81* 445 = 360.45 A (thỏa) Tổn thất của pha 2 gồm 2 đường dây: Bảng 2.6: Đường dây Số lộ Mã hiệu dây Chiều dài (km) r0 (W/m) x0 (W/m) b0*10-6 (1/Wm) R= r0*l W X= x0 * l W Y= b0 *l (1/W) 1-2 2 AC-95 45.354 0.33 0.2024 5.7019 7.4834 9.1791 0.0002586 N-1 2 AC-150 31.113 0.21 0.1934 5.925 3.2668 6.0165 0.00018434 Bảng 2.7: Đoạn Mã hiệu dây Dòng cho phép Icp(A) 1-2 AC-95 0.81*335 =271.35 A N-1 AC-150 0.81*445 = 360.45 A Bảng 2.8: STT Tên đường dây Tổn thất (MW) 1 1-2 0.3270 2 N-1 0.4741 Tổng tổn thất là: PHƯƠNG ÁN 3: MẠNG VÒNG KÍN Phương án mạch vòng kín N-1-2-N Hình 2.8: Mạng điện kín. Phân bố công suất theo chiều dài: Kiểm tra : Tổng chiều dài các đoạn = lN-1+ lN-2 + l1-2 =31.113 + 45.354 + 39.661= 116.128 km Chiều dài N-1-2 = 31.113 + 45.354 = 76.467 km Chiều dài N-2-1 = 39.661 + 45.354 = 85.015 km Công suất trên đường N-1: Công suất trên đường dây N-2: Kiểm tra: Dòng công suất trên nhánh1-2 từ 1 đến 2: Vậy điểm 2 là điểm phân công suất. Chọn dây N-1 cho phương án 3: Dòng trên đường dây N-1: Tiết diện kinh tế tính toán: Chọn dây: AC-185 Chọn trụ 1 mạch mã hiệu PI_110_3 trang 149 sách hướng dẫn thiết kế mạng điện Hình dáng trụ xem hình pl5.5 trang 138 sách hướng dẫn thiết kế mạng điện Các kích thước: h1 = 4 m, a1 = 2.1m, b1 = 4.2 m , b2 = 2.1 m Dab = 4.51774 m Dbc = 6.3 m Dca = 5.8 m Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị Đường kính dây: d = 19 mm Số sợi :35 Hệ số k = 0.768 Bán kính tự thân ds = r * k = 9.5*0.768 = 7.296 mm Dòng cho phép : Icp = 515 A Điện trở : r0 = 0.17 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/ds)= 0.4161(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây ( lộ đơn): R = 0.17* 31.1127 = 5.2892 W Cảm kháng toàn đường dây ( lộ đơn): X = 0.4161* 31.1127 = 12.9463 W Dung dẫn toàn đường dây ( lộ đơn): Y= b0 * l = 0.0000027521*31.1127= 0.00008563 (1/W) Chọn dây N_2 của phương án 3: Dòng trên đường dây 1-2: Tiết diện kinh tế tính toán: Chọn dây: AC-185 Đường kính dây: d = 19 mm Số sợi :35 Hệ số k = 0.768 Bán kính tự thân ds = r * k = 9.5*0.768 = 7.296 mm Dòng cho phép : Icp = 515 A Điện trở : r0 = 0.17 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/ds)= 0.4161(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây ( lộ đơn): R = 0.17* 39.6611 = 6.7424W Cảm kháng toàn đường dây ( lộ đơn): X = 0.4161* 39.6611 = 16.5033 W Dung dẫn toàn đường dây ( lộ đơn): Y= b0 * l = 0.0000027521*39.6611= 0.00010915(1/W) Chọn dây 1-2 cho phương án 3: Dòng trên đường dây N-2: Tiết diện kinh tế tính toán: Chọn dây: AC-150 Đường kính dây: d = 17 mm Số sợi :35 Hệ số k = 0.768 Bán kính tự thân ds = r * k = 8.5*0.768 = 6.528 mm Dòng cho phép : Icp = 445 A Điện trở : r0 = 0.21 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/ds)= 0.4231(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây ( lộ đơn): R = 0.21* 45.3542 = 9.5244W Cảm kháng toàn đường dây ( lộ đơn): X = 0.4231* 45.3542 = 19.1892 W Dung dẫn toàn đường dây ( lộ đơn): Y= b0 * l = 0.0000027048*45.3542= 0.00012267(1/W) Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt dây N-2 Mạng trở thành liên thông N-1-2 Dòng điện trên N-1: IN1 = 230.76 A < IcpN1 *0.81 = 0.81 * 515 = 417.15 A Dòng điện trên đường 1-2: I12 = 125.967 A < Icp12 *0.81 = 0.81 * 445 = 360.45 A Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt dây N-1: Mạng trở thành liên thông N-2-1: Dòng điện trên đường N-2: IN2 = 230.76 A < IcpN2 *0.81 = 0.81 * 515 = 417.15 A Dòng điện trên đường 2-1: I21 = 104.973 A < Icp21 *0.81 = 0.81 * 445 = 360.45 A Phân bố công suất theo tổng trở. Hình 2.14: Sơ đồ thay thế mạng điện kín Tổng các tổng trở: Tổng trở ZN12 Tổng trở ZN21 Công suất trên đoạn N-1: Công suất trên đoạn N-2: Kiểm tra kết quả: Công suất trên đoạn 1-2: Vậy nút 2 là điểm phân công suất. Hình 2.17 Tính toán đường dây N-2 trong mạch kín: Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N2: Công suất phụ tải cuối đường dây: Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Công suất ở đầu tổng trở Z: Công suất phản kháng do điện dung ở đầu: Công suất đầu phát của đường dây N-2: Tổng sụt áp từ đầu N đến nút 2: U% = 2.685% Tính toán đường dây đơn 1-2: Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Công suất ở đầu tổng trở Z: Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đường dây: Công suất đầu phát của đường dây1-2: Tính toán đường dây đơn N-1: Phụ tải 1: S1= P1 + j Q1 = 16 + j12 MVA Phụ tải ở đầu nhận của đường dây N-1: Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Công suất ở đầu tổng trở Z: Công suất phản kháng do điện dung ở đầu đường dây: Công suất đầu phát của đường dây N-1: Tổng sụt áp trên mạch N-1-2: DU% = 0.366 + 2.079 = 2.44 % Tổng tổn thất công suất của pha 3 gồm 3 đường dây: Bảng 2.6 Đường dây Số lộ Mã hiệu dây Chiều dài (km) r0 W/km x0 W/km R = r0*l W X= x0*l W b0*10-6 1/W/km Y=b0*l W N-1 AC-185 31.113 0.17 0.4161 5.2892 12.9463 2.7521 0.00008563 1-2 AC-150 45.354 0.21 0.4231 9.5244 19.1892 2.7048 0.00012267 N-2 AC-185 39.661 0.17 0.4161 6.7424 16.5033 2.7521 0.00010915 Bảng 2.7 Đoạn Mã hiệu dây Dòng cho phép Icp (A) N-1 AC-185 0.81*515 = 417.15 (A) N-2 AC-185 0.81*515 = 417.15 (A) 1-2 AC-150 0.81*445 = 360.45 (A) Bảng 2.8 STT Tên đường dây Tổn thất DP (MW) 1 N-1 0.2041 2 N-2 0.2403 3 1-2 0.0043 Tổng tổn thất 0.4487 TÍNH TOÁN KHU VỰC 2:ĐƯỜNG DÂY KÉP HÌNH TIA N-3 VÀ N-4: TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY N-3 CỦA KHU VỰC 2: Hình 2.5:Đường dây kép hình tia Dòng điện phụ tải 3: Dòng trên 1 lộ của đường dây N-3= 131.216/2 = 65.6080 A Tiết diện kinh tế tính toán: Chọn dây : AC-95 Chọn trụ kim loại 2 mạch mã hiệu PIB110_4 Hình dạng trụ xem hình 2.12 Các kích thước : a1=2 m, a2= 3.5 m, a3 = 2 m , b1= 2 m, b2 = 3.5m, b3= 2 m, h1 = 3 m, h2 = 3 m Các khoảng cách: Khoảng cách trung bình hình học giữa pha A và pha B: Khoảng cách trung bình hình học giữa pha B và pha C: Khoảng cách trung bình hình học giữa pha C và pha A: Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị: Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố 1 lộ: Bán kính tự thân: ds = 4.9005m Bán kính trung bình của dây pha A: Bán kính trung bình của dây pha B: Bán kính trung bình của dây pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị: Cảm kháng của đường dây: Cảm kháng của đường dây lúc sự cố 1 pha: Bán kính dây: r = d/2 = 13.5/2 = 6.75 mm Dung dẫn Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha A: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha B: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố: Đường kính dây: 13.5 mm Số sợi: 7 Hệ số k = 0.726 Bán kính tự thân: ds = r*k = 13.5*0.726= 4.9005 mm Dòng điện cho phép: Icp= 335 A Điện trở r0 = 0.33 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/Ds)= 0.2024(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây (lộ đơn): R = r0*l1 = 0.33*31.1127 = 10.2672 (W) Cảm kháng toàn đường dây (lộ kép): X = x0 * l1 = 0.2024*31.1127 = 6.2968(W) Dung dẫn toàn dường dây (lộ kép): Y = b0 * l1 = 0.0000057019*31.1127 = 0.0001774 Điện trở toàn đường dây (lộ kép): R = 10.2672 / 2 = 5.1336 (W) Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-3: Công suất phụ tải cuối đường dây: SN = 20 + j 15 MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ: Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2*65.608 = 131.216 A Icb = 131.216 A < 0.81* Icp = 0.81* 335 = 271.35 A (thỏa) TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY N-4 CỦA KHU VỰC 2 Hình 2.5: Đường dây kép hình tia Dòng phụ tải 4: Dòng trên 1 lộ của N-4: = 153.96 / 2 = 76.98 A Tiết diện kính tế tính toán: Chọn dây AC-95 Bán kính tự thân ds = 4.9005mm Bán kính trung bình của dây pha A: Bán kính trung bình của dây pha B: Bán kính trung bình của dây pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị: Cảm kháng của đường dây: Cảm kháng của đường dây lúc sự cố 1 pha: Bán kính dây: r = d/2 = 13.5/2 = 6.75 mm Dung dẫn Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha A: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha B: Bán kính trung bình hình học giữa các dây thuộc pha C: Bán kính trung bình hình học của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị Dung dẫn của đường dây lộ kép có hoán vị lúc sự cố: Đường kính dây: 13.5 mm Số sợi: 7 Hệ số k = 0.726 Bán kính tự thân: ds = r*k = 13.5*0.726= 4.9005 mm Dòng điện cho phép: Icp= 335 A Điện trở r0 = 0.33 W/km Cảm kháng : x0 = 2**50*2*10-4*ln(Dm/Ds)= 0.2024(W/km) Dung dẫn: Điện trở toàn đường dây (lộ đơn): R = r0*l1 = 0.33*39.6611 = 13.0882 (W) Cảm kháng toàn đường dây (lộ kép): X = x0 * l1 = 0.2024*39.6611 = 8.0269(W) Dung dẫn toàn dường dây (lộ kép): Y = b0 * l1 = 0.0000057019*39.6611 = 0.00022614 Điện trở toàn đường dây (lộ kép): R = 13.0882 / 2 = 6.5441 (W) Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-4: Công suất phụ tải cuối đường dây: SN = 22+ j 19.402MVA Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây: Công suất ở cuối tổng trở Z: Các thành phần của vecto sụt áp: Điện áp đầu phát: Phần trăm sụt áp: Tổn thất công suất tác dụng: Tổn thất công suất phản kháng: Tổng công suất tác dụng của hai đường dây của khu vực 2: Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ: Dòng điện cưỡng bức: Icb = 2*76.98 = 153.96 A Icb = 153.96 A < 0.81* Icp = 0.81* 335 = 271.35 A (thỏa) Bảng 2.6 Đường dây Số lộ Mã hiệu dây Chiều dài (km) r0 (W/km) x0 (W/km) b0*10-6 (1/Wkm) R= r0*l W X= x0*l W Y= b0*l 1/W N-3 335 2 AC-95 31.11 0.165 0.202 5.7019 5.134 6.297 0.0001774 N-4 335 2 AC-95 39.66 0.165 0.202 5.7019 6.544 8.027 0.0002261 Bảng 2.7 Đoạn Mã hiệu dây Dòng điện cho phép Icp(A) N-3 AC-95 0.81*335=271.35(A) N-4 AC-95 0.81*335=271.35(A) Bảng 2.8 STT Tên đường dây Tổn thất (MW) 1 N-1 0.252 2 N-2 0.4377 Tổng tổn thất trong mạng điện: CHƯƠNG 3: SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ Tính phương án 1 đường dây kép hình tia Đường dây kép N-1: chiều dài : 31.113 km Tiết diện dây : AC-95 Tiền đầu tư 1 km đường dây 2 mạch: 33200 $/km Tiền đầu tư toàn đường dây lộ kép: K1 = 33200 * 31.113 = 1032941.59 $ Khối lượng 1 km dây : 386 kg/pha/km Khối lượng toàn bộ đường dây kép N-1: 6*386*31.113 = 72.057 tấn Đường dây kép N-2: chiều dài : 39.661km Tiết diện dây : AC-95 Tiền đầu tư 1 km đường dây 2 mạch: 33200 $/km Tiền đầu tư toàn đường dây lộ kép:K2 = 33200 * 39.661 = 1316747.33$ Khối lượng 1 km dây : 386 kg/pha/km Khối lượng toàn bộ đường dây kép N-2: 6*386*39.661 = 91.855 tấn Tổng tiền đầu tư pha 1: K = K1 + K2 = 1032941.59 + 1316747.33 = 2349688.91 $ - Tổng khối lượng kim loại màu: 72.057 + 91.855 = 163.912 tấn - Tổn thất điện năng trong pha 1: với giờ Hệ số vận hành : avh = 0.04 Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ tiêu chuẩn: atc = 0.125 Phí tổn tính toán hàng năm: Z = (avh + atc) * k + c*DP