THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Chương 2 · PDF fileTrong đồ án, điện áp định mức của đường dây đượcchọntheocôngthứckinhnghiệmStill: Bạnnghĩđiệnápđịnhmứccủamạngbằngbao

Chương 2Lựa chọn phương án hợp lý về kinh tế - kỹ thuật

Th.S Phạm Năng VănBộ môn Hệ thống điện

Viện Điện – ĐH Bách Khoa Hà Nội

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN

Bài toán thiết kế mạng lưới điện

Thiết kế mạng lưới điện là lựa chọn sơ đồ tối ưuđể cấp điện cho các phụ tải sao cho thỏa mãn cácyêu cầu kỹ thuật của lưới điện, yêu cầu độ tincậy cung cấp điện của phụ tải và có chỉ tiêukinh tế tốt nhất.

Đây là bài toán tối ưu phi tuyến có ràng buộc.

Phương pháp giải tổng quát:

QUY HOẠCH TOÁN HỌC

Bài toán thiết kế mạng lưới điện

Các giản ước:- Phụ tải không tăng trưởng theo thời gian.

- Các phụ tải có đồ thị phụ tải giống nhau.

- Chỉ có 1 nguồn điện.

Thực tế, phương pháp nhiều phương án đượcsử dụng để thiết kế mạng lưới điện.

Nêu các phương án lưới điện

Các phương án lưới điện được lập cho chế độmax.

Máy biến áp của các phương án giống nhau.

Sơ đồ lưới điện phản ánh:- Tổng chiều dài đường dây.

- Độ che phủ mặt đất.

- Kết cấu trạm biến áp.


Các

yêu

cầu

khi

vạc

h sơ

đồ

lưới

điệ

n

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện của phụ tải

Đảm bảo chất lượng điện năng

Liên thông phụ tải gần nguồn đến phụ tải xa

nguồn

Mạch vòng kín có chiều dài không quá lớn

Đường dây không được mang tải quá nhỏ

Sự phát triển của mạng điện trong tương lai


Các phương án hợp lý






Tại sao các phương án dưới đây không hợp lý?






Phải nêu ít nhất 5 phương án.

Trên các sơ đồ lưới điện, phải ghi các thông tin:– Công suất của phụ tải

– Chiều dài đường dây

- Tại sao không có máy biến áp trên các sơ đồ lướiđiện?

Tính toán kỹ thuật các phương án

Trìnhtựtínhtoánkỹthuật

Phân bố công suất trong mạng điện

Lựa chọn điện áp định mức

Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Tính các thông số của các đường dây

Xác định sơ bộ tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện

Phân bố công suất trong mạng điện

Đường dây hình tia & liên thông: Côngsuất chạy trên đường dây bằng tổng cáccông suất phụ tải do đường dây đó cungcấp.

Mạng điện kín đơn giản: Phân bố côngsuất theo chiều dài


Điện áp định mức của đường dây phụ thuộc:- Công suất truyền tải P (MW)

- Khoảng cách truyền tải L (km)

- Điện áp định mức đã có trong hệ thống điện

Trong đồ án, điện áp định mức của đường dâyđược chọn theo công thức kinh nghiệm Still:

Bạn nghĩ điện áp định mức của mạng bằng baonhiêu?

U 4,34. L 16P= +


Theo công thức Still, nếu U ϵ [70 kV, 170 kV]thì chọn điện áp định mức chung cho toàn mạngđiện bằng 110 kV.


Chọn tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu nào? Tạisao?

Bạn có biết các tiết diện tiêu chuẩn của dây dẫn?

Bạn có biết các tiết diện tiêu chuẩn của dây dẫnthường được sử dụng ở cấp điện áp 110 kV?


Trình tự chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt (A/mm2).Trình tự chọn tiết diện dây dẫn theo

mật độ dòng điện kinh tế jkt (A/mm2).

Tra mật độ dòng điện kinh tế theo QPTBĐ.

Tính dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ max.

Tính tiết diện kinh tế và lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất.

Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật của dây.


Kể tên các điều kiện kỹ thuật của dây dẫn? Nếukhông kiểm tra các điều kiện kỹ thuật này thì cóảnh hưởng gì?


Điều kiện kiểm tra ĐDK trung, hạ áp ĐDK cao áp, siêu cao áp Cáp trung, hạ áp

Độ bền cơ x x

Vầng quang x

Phát nóng lâu dài x x x

Phát nóng ngắn hạn x

Tổn thất điện áp x x


Tiết diện dây dẫn thỏa mãn điều kiện vầng quangthì cũng thỏa mãn điều kiện độ bền cơ.

Tiêu chuẩn N-1 được áp dụng khi kiểm tra điềukiện phát nóng lâu dài.


Sự cố Đường dây Dòng điện

Ngừng 1 mạch của đường dây

ND-3

ND-3 Isc = 2.Imax

3-1

ND-4

4-2

ND-2

2-6

ND-5


Sự cố Đường dây Dòng điện

Ngừngđường dây

ND-4

ND-3

3-1

ND-4 Isc

4-2 Isc

ND-2 Isc

2-6

ND-5


Có tất cả bao nhiêu sự cốtheo tiêu chuẩn N-1?

Lựa chọn sơ bộ cấu trúc cột

Vật liệu làm cột

Độ cao cột

Độ rộng của xà

Khoảng cách giữa các pha

Khoảng cách giữa các mạch trên cùng 1 cột

Khoảng cách giữa dây dẫn pha và dây chống sét

Lựa chọn sơ bộ cấu trúc cột

Cột hai mạch Cột một mạch

Xác định các thông số của đường dây

Bạn có biết đường dây tải điện (trên không, cáp) cóbao nhiêu thông số?

Phương pháp xác định các thông số của đường dây?


Đường dây tải điện có 4 thông số:

Thông số Hiện tượng vật lý

Điện trở tác dụng ro (Ω/km) Phát nóng

Điện kháng xo (Ω/km) Từ trường xung quanh dây dẫn

Điện dẫn phản kháng bo (S/km) Điện trường giữa dây dẫn các pha

Điện dẫn tác dụng go (S/km)Tổn thất vầng quang và dòng điện rò qua cách điện đường dây


Phương pháp xác định các thông số đường dây theo2 cách:

Tra bảng

Tính toán theo công thức

Hướng dẫn tra bảng

Thông số Cách tra bảng

ro Vật liệu làm dây + Tiết diện dây

xo, bo Tiết diện dây + Khoảng cách trung bình hình học

go Bỏ qua khi tính toán

Xác định tổn thất điện áp lớn nhất

Theo bạn, tổn thất điện áp trên đường dây là gì?

Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện là tổn thấtđiện áp tính từ nguồn đến nút có điện áp thấpnhất trong mạng điện.


4 là điểm phân công suấttrong mạch vòng kín. Theobạn, nút nào có điện ápthấp nhất trong mạng điện?

Lưu ý: Nên tính lại phânbố công suất trong mạchvòng kín theo tổng trở.


Tổn thất điện áp lớn nhấtcủa mạng điện trong chếđộ sau sự cố cũng ápdụng tiêu chuẩn N-1.


Thường tính tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điệntheo % điện áp định mức của mạng.


Với mạng điện thiết kế, bạn nên trình bày phần xácđịnh tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện như sau:

Đường dây ∆Ubt (%) ∆Ubt (%) ∆Umaxbt (%) ∆Uscbt (%)

ND-3

3-1

ND-4

ND-2

2-4

2-6

ND-5

KẾT LUẬN

Tiêu chuẩn điện áp của mạng điệncó điện áp 110 kV trở lên khi thiếtkế như sau:• Chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện

áp lớn nhất của mạng điện không lớn hơn10%

• Chế độ sau sự cố một phần tử và chưa thực hiện các công việc điều khiển, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện không lớn hơn20%.

KẾT LUẬN

Nếu một phương án bất kỳ có tổn thất điện áp lớnnhất không thỏa mãn tiêu chuẩn trên thì bạn phảilàm gì?

Các phương án đạt tiêu chuẩn kỹ thuật?

SO SÁNH KINH TẾ

Chỉ so sánh kinh tế các phương án đạt tiêu chuẩn kỹthuật.

Giữ lại ít nhất 3 phương án để so sánh kinh tế.

Coi trạm biến áp ở các phương án là giống nhau.

SO SÁNH KINH TẾ

Giả thiết:Vốn đầu tư được thực hiện một lần

Chi phí vận hành hàng năm không đổi.

Tiêu chuẩn để so sánh kinh tế các phương án là chiphí tính toán hàng năm Z

Bạn có biết tiêu chuẩn nào khác để so sánh kinh tếcác phương án?

CHI PHÍ TÍNH TOÁN HÀNG NĂM

atc – hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư

avh – hệ số vận hành

KD – vốn đầu tư cho đường dây

∆A – tổn thất điện năng trên các đường dây

c - giá tiền 1 kWh điện năng tổn thất

( )tc vh DZ a a .K A.c= + + ∆

VỐN ĐẦU TƯ CHO ĐƯỜNG DÂY

Vốn đầu tư cho đường dây bao gồm:

Tiền đền bù, giải phóng mặt bằng

Khảo sát tuyến đường dây, thiết kế

Vốn đầu tư cho cột điện

Vốn đầu tư cho dây dẫn, dây chống sét

Vốn đầu tư cho móng cột

Vốn đầu tư cho cách điện đường dây & phụ kiện

Nhân công xây dựng đường dây


Vốn đầu tư cho đường dây phụ thuộc:

Số mạch đường dây

Điện áp định mức của đường dây

Tiết diện dây dẫn

Chiều dài đường dây

D oK n.K .L=


Suất vốn đầu tư cho đường dây khi thiết kế (theo TSĐ7)

Loại dây dẫn Suất vốn đầu tư 1 mạch (triệu đồng/km)

ACSR-70 2000

ACSR-95 2038

ACSR-120 2256

ACSR-150 2420

ACSR-185 2503

ACSR-240 3145

Ghi chú: Vốn đầu tư của đường dây hai mạch cùng một cột bằng vốn đầu tư củađường dây một mạch nhân với hệ số 1,6.

CHI PHÍ VẬN HÀNH HÀNG NĂM

Chi phí vận hành hàng năm bao gồm:

Khấu hao do hao mòn thiết bị

Lương nhân viên vận hành

Chi phí nguyên vật liệu để tiến hành sửa chữathường xuyên

Chi phí cho tổn thất điện năng

vh DY a .K A.c= + ∆

TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng trên đường dây:

Do phát nóng dây dẫn

Tổn thất vầng quang

Tổn hao điện môi (trong cách điện của cáp)

Với đường dây có Uđm < 330 kV, có thể bỏ quan tổnthất điện năng do vầng quang.

Nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng?

TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO PHÁT NÓNG

Theo đồ thị phụ tải Theo thời gian tổn thất công suất cực đại

- Chính xác- Khối lượng tính toán lớn- Chỉ áp dụng trong trường hợp có

đồ thị phụ tải- Phù hợp khi tính toán tổn thất điện

năng trong vận hành- Áp dụng được cho tất cả các lưới

điện

- Kém chính xác- Khối lượng tính toán ít- Có thể áp dụng khi không có đồ thị phụ tải- Phù hợp khi tính toán tổn thất điện năng

trong quy hoạch- Chỉ áp dụng được khi lưới điện cấp điện

trực tiếp cho phụ tải và không có thiết bị bù

Các phương pháp xác định tổn thất điện năng


τ – thời gian tổn thất công suất cực đại

τ phụ thuộc vào đồ thị phụ tải và tính chất của các hộtiêu thụ

Gần đúng (công thức kinh nghiệm của Liên Xô cũ).

Không có đồ thị phụ tải

maxA P .∆ = ∆ τ

( ) ( )2

4max0,124 T .10 .8760 h−τ = +


Có xét đến hình dáng của đồ thị phụ tải

Khi nào τ = Tmax

2

max minmax

max min max

max

8760 T P2T 8760 . 1

T P P1 2

8760 P

−τ = − + −

+ −

TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN

Phương án 1 2 3 4 5

∆Umaxbt%

∆Umaxsc%

K (109 đồng)

∆A (MWh)

Z (109 đồng)

Phương án có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhấtlà phương án hợp lý nhất.

Documents

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Chương 2 · PDF fileTrong đồ án, điện áp định mức của đường dây đượcchọntheocôngthứckinhnghiệmStill: Bạnnghĩđiệnápđịnhmứccủamạngbằngbao