Đồ án thiết kế mạng lưới điện truyền tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI Người hướng dẫn: TS Đoàn Văn Điện Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Dun Lớp: 41216BN Ninh Bình DANH MỤC HÌNH VẼ Sơ đồ nối dây phương án Sơ đồ nối trạm nguồn Sơ đồ cầu Sơ đồ cầu Sơ đồ nối điện Sơ đồ nguyên lý đường dây Sơ đồ thay DANH MỤC BẢNG BIỂU 1.Bảng tính toán điện áp định mức phương án Bảng kết tính tốn chọn đường dây phương án Bảng thông số đường dây phương án Bảng tổn thất điện áp phương án Bảng tổng vốn đầu tư đường dây tổng thất điện hàng năm phương án Bảng so sánh kết tính tốn mặt kỹ thuật kinh tế phương án Bảng dịng cơng suất tổn thất cơng suất tổng trở MBA đường dây nối với hệ thống điện chế độ Bảng kết tính tốn điều chỉnh điện áp mạng điện Bảng tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện thiết kế MỤC LỤC Mở đầu………………………………………………………………………………….1 CHƯƠNG 1.CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I Phân tích nguồn phụ tải I.1 Nguồn điện cung cấp I.2 Phụ tải điện .2 II Cân công suất hệ thống điện .2 II.1 Cân công suất tác dụng (P) II.2 Cân công suất phản kháng CHƯƠNG II TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN TỐI ƯU………………………………………………………………… I Đặt vấn đề dự kiến phương án cung cấp điện I.1 Đặt vấn đề .6 I.2 Lựa chọn phương án II Tính tốn phương án .7 II.1 Phân bố công suất, chọn điện áp định mức mạng II.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn II.3 Xác định tổn thất công suất cực đại .9 II.4 Tính tốn kỹ thuật phương án II.4.1 Phương án 1…………………………………………………………… II.4.2 Phương án 2……………………………………………………………13 II.4.3 Phương án 3……………………………………………………………16 II.4.4 Phương án 4……………………………………………………………19 II.4.4 Phương án 4……………………………………………………………22 II.5 So sánh kinh tế phương án đạt tiêu chuẩn kỹ thuật…………………… 25 II.5.1 Phương pháp hàm kinh tế…………………………………………… 26 II.5.2 Tính tốn kinh tế phương án……………………………………27 II.6 Chọn phương án tối ưu .29 CHƯƠNG LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH, TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐẦU PHÂN ÁP 31 A LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 31 I Chọn số lượng, công suất biến áp trạm hạ áp 31 B SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 32 II.Chọn sơ đồ nối dây hợp lý trạm biến áp vẽ sơ đồ mạng điện 32 C TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP 35 I Chế độ phụ tải cực đại 35 II Chế độ phụ tải cực tiểu 38 III Chế độ sau cố 41 D Tính tốn lựa chọn đầu phân áp 43 I Tính điện áp nút mạng điện .43 II Điều chỉnh điện áp mạng điện 44 CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 49 I Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 49 II Tổn thất công suất tác dụng mạng điện 49 III Tổn thất điện mạng điện 50 IV Tính chi phí giá thành 50 MỞ ĐẦU Ngày nay, điện phần vô quan trọngtrong hệ thống lượng quốc gia Trong điều kiện nước ta thời kì cơng nghiệp hố đại hố điện lại đóng vai trị vơ quan trọng Điện điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nông nghiệp ngành sản xuất khác Do kinh tế nước ta giai đoạn phát triển việc phát triển điện thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện điện phânphối điệncho hộ tiêu thụ cần phải tính tốn kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý kĩ thuật kinh tế Đồ án mơn học đưa phương án có khả thực thi việc thiết kế mạng lưới điện cho khu vực gồm hộ tiêu thụ điện loại I loại III Nhìn chung, phương án đưa đáp ứng yêu cầu mạng điện Dù cố gắng song đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế, em mong nhận bảo giúp đỡ thầy, để em tự hồn thiện thêm kiến thức lần thiết kế đồ án sau Trong trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Đồn Văn Điện tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Sinh viên Vũ Thị Duyên CHƯƠNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I Phân tích nguồn phụ tải I.1 Nguồn điện cung cấp Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn nên chọn nút nguồn nút cân công suất nút điện áp sở Điện áp nguồn phụ tải cực tiểu U A=1,05Uđm, phụ tải cực đại UA=1,1Uđm, cố nặng nề UA=1,1Uđm I.2 Phụ tải điện Hệ thống điện cần thiết kế có phụ tải có phụ tải loại phụ tải loại có hệ số cos pt = 0.91 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max= 5000 h hệ số đồng thời m=1 phụ tải đồ thị phụ tải đạt cực đại thời điểm Có phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường (KT) phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp 22kV Phụ tải cực tiểu 70% phụ tải cực đại Từ số liệu phụ tải sau tính tốn giá trị cơng suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu ta lập bảng sau: Bảng 1.1 Bảng thông số phụ tải hệ thống điện thiết kế Hộ tiêu Ṡmax =Pmax + jQmax Smax thụ (MVA) (MVA) LN-i (km) cosϕpti 33 + j15,04 35,68 58,31 0,91 40 + j18.22 43,37 67,08 0,91 35 + j15,95 37,88 50 0,91 29 + j13,21 31,29 50 0,91 27 + j12,30 29,09 50,99 0,91 29 + j13,21 31,29 78,10 0,91 Lựa chọn kỹ thuật : _ Chọn cột thép đường dây mạch đặt cột _ Sử dụng đường dây không dây dẫn trần (ĐDTK dây dẫn trần) _ Vật liệu làm dây dẫn dây nhôm lõi thép (AC) _ Máy biến áp II Cân công suất hệ thống điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nguồn hệ thống cần phải cung cấp công suất với công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất mạng điện nghĩa cần phải thực cân công suất cung cấp công suất tiêu thụ Dựa vào điều kiện cân công suất ta kiểm tra khả cung cấp điện nguồn trước yêu cầu phụ tải, để sợ định phương án vận hành cho nhà máy điện hệ thống trang thái vận hành phụ tải cực đại, cực tiểu sau cố II.1 Cân công suất tác dụng (P) PF Ppt Sự cân công suất tác dụng phẩn ánh tần số lưới điện PF: Công suất nguồn phát Ppt: Công suất phụ tải PF = Ppt => f = fđm PF> Ppt=> f > fđm PF < Ppt=> f < fđm Biểu thức cân công suất hệ thống điện yc = m yc : Tổng công suất tác dụng hộ tiêu thụ pt max i + md + td + (1.1) dt Trong đó: m: hệ số đồng thời m=1 pt max i md : Tổng phụ tải tác dụng cực đại hộ tiêu thụ thứ i : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp md = 5% m pt max i td : Tổng công suất tự dùng nhà máy điện dt : Tổng công suất dự trữ hệ thống (1.2) Song theo yêu cầu đồ án ta có nguồn điện * Xét từ góp cao áp => td = 0; dt = 0, (vì nguồn có cơng suất vơ lớn) Từ (1.1) (1.2) ta có: HT = yc = m pt max i + 5% m pt max i = 1.(33 + 40 + 35 + 29 + 27 + 29) + 5%.1.( 33 + 40 + 35 + 29 + 27 + 29) =202,65(MW) II.2 Cân công suất phản kháng Sự cân công suất phản kháng phản ánh điện áp hệ thống điện Nếu công suất phản kháng phát lớn công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng, ngược lại công suất phản kháng phát nhỏ cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Biểu thức cân công suất phản kháng: HT yc = m pt max i + QMBA + QL - QC + Qdt + Qtd (1.3) Trong HT : Công suất phản kháng nguồn HT = HT tan = 202,65 0,455 = 92,20 (MVAr) cos =0,91 => tan m pt max i (1.4) = 0,455 : Công suất phản kháng cực đại phụ tải thứ i m: Hệ số đồng thời (m=1) pt max i = pt max i (1.5) tan = (33 + 40 + 35 + 29 + 27 + 29).0,455 = 87,815 (MVAr) QMBA : Tổn thất công suất phản kháng máy biến áp QMBA= 15% pt max i = 87,815.15% = 13,17 (MVAr) (1.6) QL: Tổn thất công suất phản kháng điện cảm đường dây QC: Công suất phản kháng sinh điện dung đường dây Sơ coi: QL= QC Qdt: Công suất phản kháng dự trữ hệ thống Qtd: Công suất phản kháng tự dung nhà máy điện hệ thống *Xét từ góp cao áp nguồn công suất vô lớn, ta coi Qtd = , Qdt = Công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu theo: yc = m pt max i + QMBA = 87,815+ 13,17 = 100,35 (MVAr) So sánh công suất phản kháng nguồn công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu HT = 92,20 (MVAr) yc = 100,35 (MVAr) SQHT < SQyc Công suất phản kháng nguồn cung cấp bé công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu.Vậy cần bù công suất phản kháng mạng điện thiết kế là: Qb = yc - HT = 100,35 - 92,20 = 8,15 (MVAr) Ta phải tiến hành bù ưu tiên cho hộ xa Cos sau bù (0,9 0,95) Phụ tải 6: bù lượng Qb6= 1,47 (MVAr) Qpt6’= Qpt6 - Qb6 = 13,21- 1,47= 11,75(MVAr) → cosφ6’= 0,93 Phụ tải 2: bù lượng Qb2= 1,47 (MVAr) Qpt2’= Qpt2 - Qb2 = 18,22 - 1,47= 16,78(MVAr) → cosφ2’= 0, 92 Phụ tải 1: bù lượng Qb1= 1,47 (MVAr) Qpt1’= Qpt1 - Qb1 = 15,04- 1,47 = 13,57(MVAr) → cosφ1’= 0,93 Phụ tải 5: bù lượng Qb5= 1,47 (MVAr) Qpt5’= Qpt5 - Qb5 = 12,30- 1,47 = 10,84 (MVAr) → cosφ5’= 0,93 Phụ tải 4: bù lượng Qb4= 1,47 (MVAr) Qpt4’= Qpt4 - Qb4 = 13,19 – 1,47 = 11,75 (MVAr) → cosφ4’= 0,92 Phụ tải 3: bù lượng Qb3= 1,47 (MVAr) Qpt3’= Qpt3 - Qb3= 15,95- 1,47 = 14,48 (MVAr) → cosφ3’= 0,92 Bảng 1.2 thông số phụ tải sau bù Phụ tải Pmax Q'sau bù cosφ' 33 13,57 0,92 40 16,76 0,92 35 14,48 0,92 29 11,75 0,93 27 10,84 0,93 29 13,57 0,92 Bảng 3.1 Các dịng cơng suất tổn thất công suất tổng trở MBA đường dây nối với hệ thống điện Đường dây MVA MVA MVA , MVA Qc, MVAr ,MVA ,MVA HT-1 34,21+j13,95 34,21+j15,82 1,04+j1,35 33,17+j14,47 1,87 33,10+j15,86 0,10+j2,29 HT-2 42,01+j18,65 42,01+j20,80 1,79+j2,33 40,22+j18,47 2,15 40,15+j20,14 0,15+j3,38 HT-3 36,20+j15,66 36,20+j17,26 1,02+j1,32 35,18+j15,94 1,60 35,11+j17,06 0,11+j2,58 HT-4 30,13+j12,21 30,13+j13,77 0,97+j0,92 29,16+j12,85 1,56 29,10+j14,01 0,10+j2,26 HT-5 58,87+j29,15 58,87+30,81 1,77+j3,57 57,10+j27,24 1,66 27,09+j12,79 0,09+j1,96 5-6 29,95+j15,71 29,95+j16,38 0,77+j1,55 29,19+j14,84 0,67 29,15+j15,27 0,15+j3,52 Tổng 201,41+j89,61 7,35+j11,04 0,70+j15,98 37 I.3 Cân xác cơng suất hệ thống Từ bảng 3.1 tính tổng cơng suất yêu cầu góp 110kV hệ thống bằng: =201,41 +j89,61 MVA Để đảm bảo điều kiện cân công suất hệ thống, nguồn điện phải đủ cung cấp cơng suất theo u cầu Vì tổng công suất tác dụng hệ thống cần phải cung cấp bằng: Pcc=201,41 (MW) Khi hệ số công suất hệ thống 0,9 cơng suất phản kháng hệ thống cung cấp bằng: Qcc=tg Pcc=0,456 201,41 = 91,77 (MVAr) Như : = 201,41 + j91,77 (MVA) Từ kết thấy rằng, công suất phản kháng hệ thống cung cấp lớn công suất phản kháng u cầu Vì khơng cần bù cơng suất phản kháng cho chế độ phụ tải cực đại II Chế độ phụ tải cực tiểu Công suất phụ tải chế độ cực tiểu cho bảng sau: Bảng 3.2 Công suất phụ tải chế độ cực tiểu Hộ thụ tiêu Smin,MVA MVA 23,1+j9,50 28+j11,73 24,5+j10,14 20,3+j8,22 18,9+j7,59 20,3+j8,22 24,98 30,36 26,51 21,90 20,37 21,90 Xét chế độ vận hành kinh tế trạm hạ áp phụ tải cực tiểu Trong chế độ phụ tải cực tiểu cắt bớt MBA trạm, song cần thỏa mãn điều kiện sau: Spt