Tài liệu Thiết kế mạng điện 110kv

  • Số trang: 121 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 8037 |
  • Lượt tải: 1
hoanggiang80

Tham gia: 27/02/2015

Mô tả:

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV
ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 1/121 CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1. Nội dung: Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và 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 phương án nối dây thích hợp và xác định dung lượng bù hợp lý. Tại mỗi thời điểm luôn phải đảm bảo cân bằng giữa lượng điện năng sản xuất và tiêu thụ. Mỗi mức cân bằng công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q để xác định một giá trị tần số và điện áp. Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp. Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi và ngược lại. Khi thiếu công suất Q thì điện áp bị giảm và ngược lại. Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suất tác dụng thì trong mạng điện thiếu công suất phản kháng. Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp, gây thiệt hại rất lớn, đồng thời làm hạ thấp điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng. cho nên việc bù công suất phản kháng là vô cùng cần thiết. 1.2. Cân bằng công suất tác dụng: Cân bằng công suất tác dụng để giữ tần số ổn định trong hệ thống.và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát: ∑PF = m∑Ppt + ∑∆Pmd +∑Ptd + ∑Pdt ∑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 các hộ tiêu thụ. ∑∆Pmd: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. m: Hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8 ) . ∑Ptd: Tổng công suất tự dùng các nhà máy điện. ∑Pdt: Tổng công suất dự trữ của hệ thống. Tổng phụ tải: ∑Ppt = Ppt1 + Ppt2 + Ppt3 + Ppt4 + Ppt5 + Ppt6 ∑Ppt = 20+19+18+16+17+21 = 111 (MW) Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp : ∑ ∆Pmd = 10 %.m.∑ Ppt ∑ ∆Pmd = 0,1 x 0,8 x 111 = 8,88 (MW) GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 2/121 Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp tăng của nhà máy điện nên tính cân bằng công suất tác dụng theo biểu thức sau: ∑PF = m∑ Ppt + ∑∆Pmd ∑PF = 0,8 x 111 + 8,88 = 97,68 (MW) 1.3. Cân bằng công suất phản kháng: Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường trong hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát: ∑QF + Qbù∑ = m∑Qpt + ∑∆QB + ∑∆QL - ∑QC + ∑Qtd + ∑Qdt ∑QF: Tổng công suất phản kháng cung cấp từ thanh cái cao áp ngoài hệ thống. Qbù ∑ : Dung lượng công suất phản kháng cần bù cho hệ thống. m∑Qpt: Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời. ∑∆QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp khoảng (8÷12%)∑Spt. ∑∆QL : Tổng tổn thất công suất kháng trên cảm kháng đường dây. ∑QC : Tổng tổn thất công suất kháng do điện dung đường dây. ∑Qtd : Tổng công suất tự dùng các nhà máy điện trong hệ thống. ∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống. Tổng công suất phát ra của máy phát điện: ∑QF = ∑PF x tgφF ∑QF = 97,68 x tg(arccos0,8) = 73,26 (MVAr) Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời: m∑Qpt = m (Qpt1+Qpt2+Qpt3+Qpt4 +Qpt5 +Qpt6) m∑Qpt = m (Ppt1.tgφpt1 + Ppt2 .tgφpt2 + Ppt3 .tgφpt3 + Ppt4 .tgφpt4 + Ppt5 .tgφpt5+ Ppt6 .tgφpt6) m∑Qpt = 0,8x [(20x1,02)+(19x0,75)+(18x1,02)+(16x0,75)+(17x0,75)+(21x0,88)] m∑Qpt = 76,992 (MVAr) Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp: Có thể ước lượng: ∑∆QB = (10%) ∑Spt ∑∆QB = 0,1x ∑P 2 pt 2 +∑Q pt ∑∆QB = 0,1x 1112 + 96, 242 = 14,69 (MVAr) Với mạng điện 110KV, tổng tổn thất công suất kháng trên cảm kháng đường dây bằng tổng công suất kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra. GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 3/121 Trong thiết kế môn học này chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện nên có thể bỏ qua Qtd và Qdt . ∑QF + Qbù ∑ = m∑Qpt + ∑ ∆QB Lượng công suất kháng cần bù: Qbù ∑ = m∑Qpt + ∑ ∆QB - ∑QF Qbù ∑ = 76,992 + 14,69 – 73,26 = 18,422 (MVAr) Do Qbù ∑ > 0 nên hệ thống cần đặt thêm thiết bị bù để cân bằng công suất kháng. 1.4. Tính toán bù sơ bộ công suất kháng: Tính toán bù sơ bộ công suất phản kháng theo nguyên tắc: bù ưu tiên cho các phụ tải ở xa, cosφ thấp. Công suất bù cho 6 phụ tải bằng tổng công suất Qbù ∑ đã tính ở trên . Qbi = Pi ( tgφi – tgφi ' ) sao cho ∑Qbi = Qbù ∑ . Sau đó tính công suất phụ tải Si' & cosφ’ sau khi bù với: (Si')2 = Pi2 + (Qi –Qbi)2 ; cosφ’ = Pi / Si' Vì vậy, ta lập được bảng số liệu phụ tải trước và sau khi bù sô bộ như sau : BẢNG SỐ LIỆU PHỤ TẢI SAU KHI BÙ SƠ BỘ : Phụ tải Bảng 1.1 P Q Qb Q - Qb S' Cosφ Cosφ' (MW) (MVAr) (MVAr) (MVAr) (MVA) 1 20 20,4 0,7 6,21 14,19 24,5 0,82 2 19 14,25 0,8 0 14,25 24 0,8 3 18 18,36 0,7 6,21 12,15 22 0,82 4 16 12 0,8 0 12 20 0,8 5 17 12,75 0,8 0 12,75 21 0,81 6 21 18,52 0,75 6 12,52 24 0,87 Tổng 111 96,28 18,42 77,86 Ta có: ∑Qbi = Qbù ∑ = 18,42 (MVAr) Số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ được dùng trong phần so sánh phương pháp chọn dây và chọn công suất máy biến áp. Trong phần sau của đồ án, khi tính toán chính xác lại sự phân bố thiết bị bù mà một phụ tải không được bù nhưng lại được bù sơ bộ ban đầu thì phải kiểm tra lại tiết diện dây và công suất máy biến áp đã chọn. GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 4/121 CHƯƠNG 2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1. Lựa chọn điện áp tải điện: Cấp điện áp tại điện phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải. Dựa vào công thức Still để tìm điệnb áp tải điện U(kV): U = 4,34. l +0,016 P Trong đó: P: Công suất truyền tải (kW) l : Khoảng cách truyền tải (km) Tính cho các phụ tải, ta được: Phụ tải N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Bảng điện áp P (kW) l (km) 3 20x10 31,62 3 19x10 72,85 3 18x10 31,62 3 16x10 53,98 3 17x10 31,62 3 21x10 44,72 Upt (kV) 81,38 84,25 77,59 76,41 75,62 84,68 Từ số liệu trên, ta chọn cấp điện áp 110kV: Udm = 110 kV 2.2. 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 mạch điện. Theo vị trí nguồn và phụ tải, ta chia phụ tải thành 3 khu vực như sau: Đối với phụ tải khu vực I : phụ tải 5 và 6 yêu cầu cung cấp điện liên tục, sử dụng phương án mạch vòng kín (đề đã cho). Đối với phụ tải khu vực II : phụ tải 3, 4 không yêu cầu cung cấp điện liên tục, chỉ cần thiết lập đường dây đơn từ nguồn đến khu vực này (đề đã cho). GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 5/121 Đối với phụ tải khu vực III : phụ tải 1 và 2 yêu cầu cung cấp điện liên tục, sử dụng 3 phương án . Do đó, ta phải lập phương án đi dây cho khu vực III, có 03 phương án đi dây như sau: Phương án a: Tải 1 và 2 mắc liên thông lộ kép Phương án b: Tải 1 và 2 mắc hình tia lộ kép Phương án c: Tải 1 và 2 mắc thành vòng kín GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 6/121 Khu vực 2: tải 3 và 4 mắc liên thông lộ đơn Khu vực 3: tải 5 và 6 mắc thành vòng kính: GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 7/121 Ở điện áp 110kV, Tmax = 5000 giờ (đề đã cho). Tra bảng 2.3 ta được mật độ dòng kinh tế jkt: jkt = 1,1 A/mm2 Đối với mạng truyền tải cao áp, chọn dây theo mật độ dòng kinh tế. Có rất nhiều phương pháp để chọn lựa dây dẫn, chẵn hạn như: - Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. - Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, đồng thời thỏa mãn điều kiện phí tổn kim loại ít nhất. - Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, đồng thời thỏa mãn điều kiện phí tổn thất công suất ít nhất. - Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. - Chọn theo điều kiện kinh tế. Mật độ kinh tế Jkt là số amper lớn nhất chạy trong 1 đơn vị tiết điện kinh tế của dây dẫn. Dây dẫn được chọn theo Jkt thì mạng điện vận hành kinh tế nhất. J kt = b(avh + atc ) I max = 3τρβ Fkt - Mật độ dòng kinh tế không phụ thuộc vào điện áp mạng điện. - Jkt tỷ lệ nghịch với điện trở suất. Nếu dây dẫn có điện trở suất bé thì J kt lớn và ngược lại. Quy tắc Kelvin: khi dây dẫn có tiết diện tối ưu, phần giá cả phụ thuộc tiết điện dây dẫn bằng chi phí hiện thời hóa do tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong thời gian sống của đường dây. Điều kiện thỏa hiệp tối ưu: ∂V ∂Cρ = ∂f ∂f Tức là: ∂Vt ∂V ∂Cρ = + =0 ∂f ∂f ∂f Lấy đạo hàm ∂Vt ∂f theo Vt = V + Cp = A + BU + CLf + 2 3ρI max LR f , ta được điều kiện tối ưu quy tắc Kelvin: K”.fop = 2 3ρI max LR f Lúc này chọn dây dẫn thì sẽ thỏa mãn chi phi tính toán hàng năm là thấp nhất. GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 8/121 2.3. Chọn tiết diện dây cho các phương án: 2.3.1 Phương án a, khu vực 1: 1 2 S1=20+j14,19 S2=17+j12,75 N a. Dòng điện trên mỗi dây dẫn của từng đoạn dây: - Đoạn N-1: In − 1 = ( p2 + p 4 ) 2 + ( q 2 + q 4 ) 2 3 × U dm × 2 = (20 + 19) 2 + (14,19 + 14, 25) 2 3 × 110 × 2 IN-1 =0,12667(KA)=126,67 (A) - Đoạn 1-2: I 2−4 = p4 2 + q4 2 3 × U dm × 2 = 192 + 14, 252 3 ×110 × 2 I1-2 = 0,06232 (kA) = 62,32 (A) b. Tiết diện kinh tế của mỗi đoạn và chọn dây: Với Tmax = 5000 (giờ/năm) và mật độ dòng kinh tế jkt = 1,1 (A/mm2) - Đoạn N-1: FN − 2 kt = I N − 2 126, 67 = = 115,15(mm 2 ) => chọn dây AC-120 (tra PL 2.1) jkt 1,1 - Đoạn 1-2: F2− 4 kt = I 2−4 62,32 = = 56, 65(mm 2 ) => chọn dây AC-70 (tra PL 2.1) jkt 1,1 Chọn tiết diện tiêu chuẩn, với nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 40 oC và hệ số hiệu chỉnh k = 0,81. c. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố: Khi đứt 01 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải còn lại gọi là dòng điện cưỡng bức (Icb). Khi đó: GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 9/121 Bảng dòng cho phép Đoạn N-1 1-2 Mã hiệu dây AC-120 AC-70 Dòng cho phép: Icp (A) 0,81 x360 = 291,6 0,81 x 275 = 222,75 Ghi chú Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 I1cb = 2 x 126,67 = 253,34 (A) < Icp = 291,6 (A) I2cb = 2 x 62,32 = 124,64 (A) < Icp = 222,75 (A) d. Số liệu: Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách trương đương 5m và đường kính của dây dẫn, ta lập được bảng số liệu của phương án a, khu vực 1 như sau: Đường dây Số lộ Mã hiệu dây N-1 2 AC-120 2-4 Chiều bo Y=bo.l ro xo R=ro.l X=xo.l dài l (1/Ω.km) (1/Ω) (Ω/km) (Ω/km) (Ω) (Ω) -6 (km) x10 10-6 31,62 0,135 0,211 5,37 2 AC-70 41,23 0,23 0,221 5,13 Ghi chú: ro: tra PL 2.1; xo: tra PL 2.3; bo: tra PL 2.4 4,27 6,67 169,8 9,48 9,11 211,5 2.3.2 Phương án b, khu vực 1: I1 1 S1 = 20 + j14,19 I2 N 2 S = 19 + j14,25 2 N a. Dòng điện trên mỗi dây dẫn của từng đoạn dây: - Đoạn N-1: I N −2 = p2 2 + q2 2 3 × U dm × 2 = 202 + 14,192 3 × 110 × 2 IN-1 = 0,06435 (kA) = 64,35 (A) GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 10/121 - Đoạn N-2: I 2−4 = p4 2 + q4 2 3 × U dm × 2 = 192 + 14, 252 3 ×110 × 2 I1-2 = 0,06232 (kA) = 62,32 (A) b. Tiết diện kinh tế của mỗi đoạn và chọn dây: Với Tmax = 5000 (giờ/năm) và mật độ dòng kinh tế jkt = 1,1 (A/mm2) - Đoạn N-1: FN − 2 kt = I N − 2 68,89 = = 58,5(mm 2 ) => chọn dây AC-70 (tra PL 2.1) jkt 1,1 - Đoạn N-2: F2− 4 kt = I 2−4 55, 77 = = 56, 65(mm 2 ) => chọn dây AC-70 (tra PL 2.1) jkt 1,1 Chọn tiết diệnn tiêu chuẩn, với nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 40 oC và hệ số hiệu chỉnh k = 0,81. c. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố: Khi đứt 01 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải còn lại gọi là dòng điện cưỡng bức (Icb). Khi đó: Đoạn N-1 N-2 Bảng dòng cho phép Mã hiệu dây Dòng cho phép: Icp (A) AC-70 0,81 x 275 = 222,75 AC-70 0,81 x 275 = 222,75 Ghi chú Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 I1cb = 2 x 64,35 = 128,7 (A) < Icp = 222,75 (A) I2cb = 2 x 62,32 = 124,64 (A) < Icp = 222,75 (A) d. Số liệu: Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách trương đương 5m và đường kính của dây dẫn, ta lập được bảng số liệu của phương án b, khu vực 1 như sau: Đường dây Số lộ Mã hiệu dây N-1 2 AC-70 N-2 Chiều bo Y=bo.l ro xo R=ro.l X=xo.l dài l (1/Ω.km) (1/Ω) (Ω/km) (Ω/km) (Ω) (Ω) -6 (km) x10 10-6 31,62 0,23 0,221 5,13 2 AC-70 53,85 0,23 0,221 5,13 Ghi chú: ro: tra PL 2.1; xo: tra PL 2.3; bo: tra PL 2.4 GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh 7,27 6,98 162,2 12,38 11,9 276,25 SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 11/121 2.3.3 Phương án c, khu vực 1: SN-1 S1-2 1 N SN-2 2 L N l1-2S1 = 20 + j14,19lN-2 S2 = 19 + j14,25 a. Phân bố công suất sơ bộ theo chiều dài: N-1 - Đoạn N-1: S N −1 = S1 × (l1− 2 + lN − 2 ) + S2 × lN −2 lN −1 + l1− 2 + lN − 2 S N −2 = (20 + j14,19) × (41, 23 + 53,85) + (19 + j14, 25) × 53,85 31, 62 + 41, 23 + 53,85 SN-1 = 23,08 + j16,7 (MVA) - Đoạn N-2: S N −2 = S2 × (lN −1 + lN −2 ) + S1 × lN −1 lN −1 + l1− 2 + l N − 2 S N −2 = (19 + j14, 25) × (31, 62 + 53,85) + (20 + j14,19) × 31, 62 31, 62 + 41, 23 + 53,85 SN-2 = 17,8 + j13,15 (MVA) - Đoạn 1-2: S1-2 = S1- SN-1 = (20 + j14,19) – (23,08 + j16,7) S1-2 = 3,08 + j2,5 (MVA) b. Tiết diện kinh tế mỗi đoạn: Với Tmax = 5000 (giờ/năm) và mật độ dòng kinh tế jkt = 1,1 (A/mm2) - Đoạn N-1: FN −1kt = S N −1 23, 082 + 16, 7 2 = x103 = 135,93(mm 2 ) =>chọn dây AC-150 (tra PL 2.1) U dm × jkt 3 ×110 × 1,1 GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 12/121 - Đoạn N-2: FN − 2 kt = S N −2 17,82 + 13,152 = ×103 = 105,59(mm 2 ) =>chọn dây AC-120 (tra PL 2.1) 3 × U dm × jkt 3 × 110 ×1,1 - Đoạn 1-2: F1−2 kt S1− 2 3, 082 + 2,52 = = × 103 = 18,93(mm 2 ) => chọn dây AC-70 (tra PL 2.1) 3 × U dm × jkt 3 ×110 ×1,1 Chọn tiết diệnn tiêu chuẩn, với nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 40 oC và hệ số hiệu chỉnh k = 0,81. c. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố: Bảng dòng cho phép Đoạn Mã hiệu dây Dòng cho phép: Icp (A) N-1 AC-150 0,81 x 445 = 360,45 N-2 AC-120 0,81 x 360 = 219,6 1-2 AC-70 0,81 x 275 = 222,75 Ghi chú Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 Trường hợp nặng nề nhất là đứt đoạn N-2, mạng trở thành mạng hở và dòng cưởng bức trên các đoạn còn lại là: - Đoạn N-1: I1cb = ( p1 + p2 ) 2 + (q1 + q2 ) 2 3 × U dm = (20 + 19) 2 + (14,19 + 14, 25) 2 3 ×110 I1cb = 0,25334 (kA) = 253,34 (A) < Icp = 360,45 (A) - Đoạn 1-2: I 2 cb = p2 2 + q2 2 3 × U dm = 192 + 14, 252 3 ×110 I2cb = 0,12465 (kA) = 124,65 (A) < Icp = 222,75 (A) d. Số liệu: Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách trương đương 5m và đường kính của dây dẫn, ta lập được bảng số liệu của phương án b, khu vực 1 như sau: Mã Chiều bo Y=bo.l ro xo R=ro.l X=xo.l hiệu dài l (1/Ω.km) (1/Ω) (Ω/km) (Ω/km) (Ω) (Ω) -6 dây (km) x10 10-6 AC-150 31,62 N-1 1 0,21 0,415 2,735 6,64 13,12 86,48 AC-120 53,85 N-2 1 0,27 0,423 2,685 14,54 22,78 144,58 AC-70 41,23 1-2 1 0,46 0,442 2,565 18,96 18,22 105,75 Ghi chú: ro: tra PL 2.1; xo: tra PL 2.3; bo: tra PL 2.4 Đường dây Số lộ GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 13/121 2.3.4 Phương án cho khu vực 2: 3 4 N S3-4 SN-3 3 N 4 18 + j12,15 16 + j12 a. Dòng điện trên mỗi dây dẫn của từng đoạn dây: - Đoạn N-3: I N −3 = ( p3 + p4 ) 2 + (q3 + q4 ) 2 3 × U dm = (18 + 16) 2 + (12,15 + 12) 2 3 × 110 IN-3 = 0,21888 (kA) = 218,88 (A) - Đoạn 3-4: I 3− 4 = p4 2 + q 4 2 3 × U dm = 162 + 12 2 3 × 110 I3-4 = 0,10497 (kA) = 104,97 (A) b. Tiết diện kinh tế của mỗi đoạn và chọn dây: Với Tmax = 5000 (giờ/năm) và mật độ dòng kinh tế jkt = 1,1 (A/mm2) - Đoạn N-3: FN −3kt = I N −3 185,04 = = 168,22(mm2 ) => chọn dây AC-240 (tra PL 2.1) jkt 1,1 - Đoạn 3-4: F3 −5 kt = I 3−5 111,16 = = 101,05(mm 2 ) => chọn dây AC-95 (tra PL 2.1) jkt 1,1 Chọn tiết diệnn tiêu chuẩn, với nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 40 oC và hệ số hiệu chỉnh k = 0,81. GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 14/121 c. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố: Bảng dòng cho phép Đoạn Mã hiệu dây Dòng cho phép: Icp (A) N-3 AC-240 0,81 x 610 = 494,1 3-4 AC-95 0,81 x 335 = 271,35 Ghi chú Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 d. Số liệu: Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách trương đương 5m và đường kính của dây dẫn, ta lập được bảng số liệu của phương án cho khu vực 2 như sau: Đường dây Số lộ Mã hiệu dây Chiều bo Y=bo.l ro xo R=ro.l X=xo.l dài l (1/Ω.km) (1/Ω) (Ω/km) (Ω/km) (Ω) (Ω) -6 (km) x10 10-6 N-3 1 AC-240 31,62 0,132 0,398 2,85 4,17 12,58 90,11 3-4 1 AC-95 22,36 0,33 0,422 2,63 7,38 9,43 58,8 Ghi chú: ro: tra PL 2.1; xo: tra PL 2.3; bo: tra PL 2.4 2.3.5 Phương án cho khu vực 3: 6 5 N 5 6 N N S5 = 17 + j12,75 S6 = 21 + j12,52 a. Phân bố công suất sơ bộ theo chiều dài: - Đoạn N-5: S N −5 = S5 × (l5−6 + lN −6 ) + S6 × lN −6 lN −5 + l5−6 + l N −6 S N −5 = (17 + j12, 75) × (31, 62 + 44, 72) + (21 + j12,52) × 44, 72 31, 62 + 31, 62 + 44, 72 SN-5 = 20,72 + j14,2 (MVA) GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 15/121 - Đoạn N-6: S N −6 = S6 × (lN −5 + l5−6 ) + S5 × lN −5 lN −5 + l5−6 + l N −6 S N −6 = (21 + j12,52) × (31, 62 + 31, 62) + (17 + j12, 75) × 31, 62 31, 62 + 31, 62 + 44, 72 SN-6 = 17,28 + j11,07 (MVA) - Đoạn 5-6: S5-6 = S6 – SN-6 = (21 + j12,52) – (17,28 + j11,07) S5-6 = 3,72 + j1,45(MVA) b. Tiết diện kinh tế mỗi đoạn: Với Tmax = 5000 (giờ/năm) và mật độ dòng kinh tế jkt = 1,1 (A/mm2) - Đoạn N-5: FN −5 kt = S N −5 20, 722 + 14, 22 = ×103 = 119,85(mm 2 ) => chọn dây AC-120 (tra PL 2.1) 3 × U dm × jkt 3 ×110 × 1,1 - Đoạn N-6: FN −6 kt = S N −6 17, 282 + 11, 07 2 = ×103 = 97,92( mm 2 ) =>chọn dây AC-120(tra PL 2.1) 3 × U dm × jkt 3 ×1101×1,1 - Đoạn 5-6: F5− 6 kt = S5 − 6 3, 722 + 1, 452 = × 103 = 19, 05( mm 2 ) => chọn dây -70 (tra PL 2.1) 3 × U dm × jkt 3 ×1101× 1,1 Chọn tiết diệnn tiêu chuẩn, với nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 40 oC và hệ số hiệu chỉnh k = 0,81. c. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố: Bảng dòng cho phép Đoạn Mã hiệu dây Dòng cho phép: Icp (A) N-5 AC-120 0,81 x 360 = 219,6 N-6 AC-120 0,81 x 360 = 219,6 5-6 AC-70 0,81 x 275 = 222,75 Ghi chú Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 Icp tra PL2.6 Trường hợp nặng nề nhất là đứt đoạn N-6, mạng trở thành mạng hở và dòng cưởng bức trên các đoạn còn lại là: - Đoạn N-5: I N −5cb = ( p6 + p5 ) 2 + (q6 + q5 ) 2 3 × U dm = (21 + 17) 2 + (12,52 + 12, 75) 2 3 × 110 IN-6cb = 0,23952 (kA) = 239,52 (A) < Icp = 360,45 (A) GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 16/121 - Đoạn 6-5: I 6−5cb = p5 2 + q52 3 × U dm 17 2 + 12, 752 = 3 × 110 I6-5cb = 0,11153 (kA) = 111,53 (A) < Icp = 222,75 (A) d. Số liệu: Với điện áp định mức 110kV và khoảng cách trương đương 5m và đường kính của dây dẫn, ta lập được bảng số liệu của phương án cho khu vực 3 như sau: Đường dây Số lộ N-5 1 N-6 1 5-6 1 Mã Chiều bo Y=bo.l ro xo R=ro.l X=xo.l hiệu dài l (1/Ω.km) (1/Ω) (Ω/km) (Ω/km) (Ω) (Ω) -6 dây (km) x10 10-6 AC-120 31,62 0,27 0,423 2,69 8,54 13,38 85,06 AC-120 44,72 0,27 0,423 2,69 12,07 18,92 120,3 AC-70 31,62 0,46 0,442 2,565 14,54 13,97 81,1 Ghi chú: ro: tra PL 2.1; xo: tra PL 2.3; bo: tra PL 2.4 BẢNG SỐ LIỆU TỔNG TRỞ CÁC ĐƯỜNG DÂY R=ro.l X=xo.l Y=bo.l Phương án Đường dây (Ω) (Ω) (1/Ω) 10-6 a, khu vực 1 b, khu vực 1 C, khu vực 1 Khu vực 2 Khu vực 3 GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh N-1 4,27 6,67 169,8 1-2 9,48 9,11 211,5 N-1 7,27 6,98 162,2 N-2 12,38 11,9 276,25 N-1 6,64 13,12 86,48 N-2 14,54 22,78 144,58 1-2 18,96 18,22 105,75 N-3 4,17 12,58 90,11 3-4 7,38 9,43 58,8 N-5 8,54 13,38 85,06 N-6 12,07 18,92 120,3 5-6 14,54 13,97 81,1 SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 17/121 2.4. Tính toán tổn thất công suất: 2.4.1. Phương án a, khu vực 1: Sơ đồ thay thế hình tia liên thông: RN-1 + jXN-1 N R-1-2 + jX1-2 1 2 S2 j YN − 1 2 j S4 YN − 1 2 j Y1 − 2 2 j Y 1 2 • Công suất cuối tổng trở của đoạn 1-2: S1''−2 = P2 + jQ2 − j y1− 2 211,5 x10−6 2 × U dm = 19 + j14, 25 − j × 1102 2 2 S’’1-2 = 17 + j 11,77 (MVA) = P’’1-2 +jQ’’1-2 • Tổn thất điện áp trên đoạn 1-2: P1''− 2 ×× R1− 2 + Q1''−2 × X 1− 2 19 × 9, 48 + 12,97 × 9,11 = ΔU1-2 = = 2,71 (kV) U dm 110 • Phần trăm sụt áp trên đoạn 1-2: ∆U 2, 71 1− 2 ΔU1-2% = U ×100% = 110 ×100% = 2,46% dm • Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn 1-2: P1''− 22 + Q1''−2 2 192 + 12,97 2 × R = × 9, 48 = 0,41 (MW) ΔP1-2 = 1− 2 2 U dm 1102 • Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn 1-2: P1''− 22 + Q1''− 2 2 192 + 12.97 2 × X = × 9,11 = 0,39 (MVAr) ΔQ1-2 = 1− 2 2 U dm 1102 • Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 1-2: S’1-2 = S’’1-2 + (ΔP1-2 + jΔQ1-2) = (19 + j12,97) + (0,41 + j0,39) S’1-2 = 19,41 + j13,36(MVA) • Công suất ở đầu đoạn 1-2: S1-2 = S’1-2 - j Y1− 2 211,5 × 10−6 × 1102 x U2đm = 19, 41 + j13,36 − j 2 2 S1-2 = 19,41 + j12,08 (MVA) GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 18/121 • Công suất ở cuối tổng trở của đoạn N-1: S N'' −1 = S1− 2 + ( P2 + jQ2 ) − j YN −1 169,8 × 10−6 2 × U dm = (19,41 + j12,08) + (20 + j14,19) − j × 110 2 2 2 S’’N-1 = 39,41 + j 25,24 (MVA) = P’’N-1 +jQ’’N-1 • Tổn thất điện áp trên đoạn N-1: PN'' −1 × RN −1 + QN'' −1 × X N −1 39, 41× 4, 27 + 25, 24 × 6, 67 = ΔUN-1 = = 3,06 (kV) U dm 110 • Phần trăm sụt áp trên đoạn N-1: ∆U 3, 06 N −1 ΔUN-1% = U ×100% = 110 ×100% = 2,78% dm • Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1: PN'' −12 + QN'' −12 39, 412 + 25, 242 × R = × 4, 27 = 0,77(MW) ΔPN-1 = N −1 2 U dm 1102 • Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-1: ΔQN-1 = PN'' −12 + QN'' −12 39, 412 + 25.242 × X = × 6, 67 = 1,2 (MVAr) N −1 2 U dm 1102 • Công suất ở đầu tổng trở của đoạn N-1: S’N-1 = S’’N-1 + (ΔPN-1 + jΔQN-1) = (39,41 + j25,24) + (0,77 + j1,2) S’N-1 = 40,18 + j26,44 (MVA) • Công suất ở đầu đoạn N-1 cũng là công suất của nguồn cung cấp cho toàn đường dây: YN −1 169,8 x10−6 2 ×1102 SN-1 = S N-1 x U đm = 40,18 + j26,44 − j 2 2 ’ SN-1 = 40,18 + j25,41 (MVA) • Sụt áp trên toàn đường dây: ΔUN-1-2% = ΔUN-1% + ΔU1-2% = 2,78% + 2,46% = 5,25% 2.4.2. Phương án b, khu vực 1: a. Xét đoạn N-1: Sơ đồ thay thế đoạn N-1: N Y j N −1 2 GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh RN-1 + jXN-1 Y j N −1 2 1 S1 SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 19/121 • Công suất cuối tổng trở của đoạn N-1: S N'' −1 = P1 + jQ1 − j YN −1 162, 2 x10−6 2 xU dm = 20 + j14,19 − j x1102 2 2 S’’N-1 =20 + j 13,2 (MVA) = P’’N-1 +jQ’’N-1 • Tổn thất điện áp trên đoạn N-1: PN'' −1 × RN −1 + QN'' −1 × X N −1 20 × 7, 27 + 13, 2 × 6,98 = ΔUN-1 = = 2,16(kV) U dm 110 • Phần trăm sụt áp trên đoạn N-1 cũng là trên toàn đường dây: ∆U 2,16 N −1 ΔUN-1% = U ×100% = 110 ×100% = 1,96% dm • Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1: PN'' −12 + QN'' −12 202 + 13, 22 × R = × 7, 27 = 0,34 (MW) ΔPN-1 = N −1 2 U dm 1102 • Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-1: PN'' −12 + QN'' −12 202 + 13, 22 × X = × 6,98 = 0,33 (MVAr) N −1 2 U dm 1102 ΔQN-1 = • Công suất ở đầu tổng trở của đoạn N-1: S’N-1 = S’’N-1 + (ΔPN-1 + jΔQN-1) = (20 + j13,2) + (0,34 + j0,33) S’N-1 = 20,34 + j13,53(MVA) • Công suất ở đầu đoạn N-1 cũng là công suất của nguồn cung cấp cho toàn đường dây: SN-1 = S’N-1 - j YN −1 162, 2 ×10−6 ×1102 x U2đm = 20,34 + j13,53 − j 2 2 SN-1 = 20,34 + j12,55 (MVA) b. Xét đoạn N-2: N RN-2+ jXN-2 2 S2 j Y N −2 2 j Y N −2 2 • Công suất cuối tổng trở của đoạn N-2: S '' N −2 YN − 2 276, 25 ×10−6 2 = P2 + jQ2 − j × U dm = 19 + j14, 25 − j × 1102 2 2 S’’N-2 =19 + j 12,58 (MVA) = P’’N-2 +jQ’’N-2 GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh ĐỒ ÁN 1_THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV Trang 20/121 • Tổn thất điện áp trên đoạn N-2: ΔUN-2 = PN'' − 2 × RN − 2 + QN'' − 2 × X N − 2 19 ×12,38 + 12,58 × 11,9 = = 3,49 (kV) U dm 110 • Phần trăm sụt áp trên đoạn N-2 cũng là trên toàn đường dây: ∆U 3, 49 N −2 ΔUN-2% = U ×100% = 110 ×100% = 3,17% dm • Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-2: PN'' − 2 2 + QN'' − 2 2 192 + 12,582 × RN − 2 = ×12,38 = 0,53 (MW) ΔPN-2 = 2 U dm 1102 • Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-2: PN'' − 2 2 + QN'' − 2 2 192 + 12,582 × X = × 11,9 = 0,51 (MVAr) ΔQN-2 = N −2 2 U dm 1102 • Công suất ở đầu tổng trở của đoạn N-2: S’N-2 = S’’N-2 + (ΔPN-2 + jΔQN-2) = (19 + j12,58) + (0,53 + j0,51) S’N-2 = 19,18 + j12,82 (MVA) • Công suất ở đầu đoạn N-2: SN-2 = S’N-2 - j YN − 2 276, 25 ×10−6 ×1102 x U2đm = 19,18 + j12,82 − j 2 2 SN-2 = 19,18 + j11,15 (MVA) 2.4.3. Phương án c, khu vực 1: N -jΔQC1 SN-1 SN-2 -jΔQC2 Z2 Z1 -jΔQC1 S’1 -jΔQC2 S2-1 S’2 S2 GVHD: Th.S Đỗ Tấn Dinh S1 Z2-4 -jΔQC1-2 -jΔQC1-2 SVTH: Nguyễn Ngọc Tánh
- Xem thêm -