Tài liệu Đồ án môn học Mạng Lưới Điện doc

Nội dung đề án gồm những phần sau: Chương I : Cân bằng công suất trong hệ thốngChương II : Dự kiến các phương án và so sánh về mặt kĩ thuậtChương III : So sánh các phương án về mặt kinh

Đồ án môn học Mạng Lưới Điện

MỤC LUC

án môn h c

Đồ ọ 1

M ng Lạ ướ Đ ệ 1i i n M C LUCỤ 2

CHƯƠNG I: CÂN B NG CÔNG SU T TRONG H TH NG I NẰ Ấ Ệ Ố Đ Ệ 5

I Cân b ng công su t tiêu dùngằ ấ 5

II Cân b ng công su t ph n khángằ ấ ả 6

CHƯƠNG II: L A CH N CÁC PHỰ Ọ ƯƠNG ÁN N I DÂY C A M NG I N Ố Ủ Ạ Đ Ệ VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN V M T K THU TỀ Ặ Ĩ Ậ 8

A D ki n các phự ế ương án c a m ng i n thi t kủ ạ đ ệ ế ế 8

B Tính toán c th cho t ng phụ ể ừ ương án 11

I Phương án I: 11

1 i n áp M m ng i nĐ ệ Đ ạ đ ệ 11

2 L a ch n ti t di n dây d n theo i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ đ ề ệ 12

3 Tính t n th p i n ápổ ấ đ ệ 14

II phương án II: 15

1 i n áp nh m c c a m ch i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 15

2 L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra k phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đ 16

3 Tính t n th t i n ápổ ấ đ ệ 16

III Phương án III: 17

1 S ơ đồ ố n i dây: 17

2 i n áp nh m c c a m ng i n Đ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 17

3 L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đ ề ệ 18

4 Tính t n th t i n ápổ ấ đ ệ 18

IV Phương án IV 19

1 S ơ đồ ố n i dây: 19

2 i n áp nh m c c a m ng i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 19

3 L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đ ề ệ 19

4 Tính t n th t i n ápổ ấ đ ệ 20

V Phương án V 21

1 S ơ đồ ố n i dây: 21

2 Ch n i n áp nh m c cho m ngọ đ ệ đị ứ ạ 21

3 L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóng ự ọ ế ệ ẫ à ể đ ề ệ 22

4 T n th t i n ápổ ấ đ ệ 23

VI T ng k t các phổ ế ương án 24

CHƯƠNG III SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN Ã CH N V M T KINH TĐ Ọ Ề Ặ Ế 24 I Tính toán c th t ng phụ ể ừ ương án ã ch nđ ọ 25

1 Phương án 1 25

2 Phương án 2 26

3 Phương án 3 27

4 Phương án 4 27

II T ng k t v l a ch n phổ ế à ự ọ ương án t i uố ư 28

I S lố ượng MBA 29

II ch n công su t MBA.ọ ấ 29

III S ơ đồ ố n i dây các tr m v m ng i nạ à ạ đ ệ 30

IV S ơ đồ ố n i dây chi ti t:ế 32

CHƯƠNG V T NH TOÁN CÁC TR NG THÁI V N HÀNH C A LÍ Ạ Ậ Ủ ƯỚ Đ ỆI I N .33

I ch ế độ ph t i c c ụ ả ự đạ 33i II ch ế độ ph t i c c ti uụ ả ự ể 37

III ch ế độ ự ố 40 s c CHƯƠNG VI L A CH N PHỰ Ọ ƯƠNG PHÁP I U CH NH I N ÁP Đ Ề Ỉ Đ Ệ 42

I ph t i Iụ ả 42

II Các ph t i còn l i: tính toán tụ ả ạ ương t k t q a cho b ng sauự ế ủ ở ả 44

CHƯƠNG VII CÁC CH TIÊU KINH T K THU T C A M NG I NỈ Ế Ĩ Ậ Ủ Ạ Đ Ệ 45

I Tính v n ố đầ ưu t xây d ng m ng i nự ạ đ ệ 45

II T ng t n th t i n n ng c a m ng i nổ ổ ấ đ ệ ă ủ ạ đ ệ 46

III Tính chi phí v giá th nh t i i nà à ả đ ệ 46

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp Công Nghiệp Hoá và Hiện Đại Hoá đất nước, điện năng đóng vai trò chủ đạo và quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nó được

sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân vì điện năng là nguồn năng lượng có thể dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác Chính vì vậy trước khi xây dựng một hệ thống một khu công nghiệp hoặc một khu dân cư… người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện, nhu cầu về điện không ngừng tăng trong giai đoạn trước mắt và còn trong phải dự trù cho phát triển trong tương lai gần

Đồ án môn học Mạng Lưới Điện là một bước thực dược quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng dụng thực tế Đây là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất

Trong đồ án thiết kế môn học Mạng Lưới Điện em đã sử dụng các tài liệu sau:

1 Giáo trình “Mạng Lưới Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm

2 Giáo trình “ Thiết Kế Các Mạng Và Hệ Thống Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm

3 Giáo trình “ Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp” của đồng tác giả Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch,

Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà

Nội dung đề án gồm những phần sau:

Chương I : Cân bằng công suất trong hệ thốngChương II : Dự kiến các phương án và so sánh về mặt kĩ thuậtChương III : So sánh các phương án về mặt kinh tế

Chương IV : Chọn số lượng, công suất MBA và sơ đồ nối dâyChương V : Tính chính xác trạng thái vận hành của LĐ

Chương VI : Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện ápChương VII: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản

đồ án của được hoàn thiện hơn

Trong quá trình làm đồ án em được sự chỉ bảo nhiết tình của thầy cô trong bộ môn đặc biệt là cô giáo Đặng Diệu Hương đã trực tiếp hướng dẫn em trên lớp Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô trong khoa và

cô Đặng Diệu Hương đã hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Quá trình sản suất, truyền tải và tiêu thụ điện năng trong HTĐ được tiến hành đồng thời do điện năng không thể tích luỹ được Tại một thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản suất và điện năng tiêu thụ, có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tiêu thụ và

pk phát ra với công suất tiêu dùng và pk tiêu thụ Nếu sự cân bằng trên bị phá

vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn tới mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống Do vậy phải kiểm tra sự cân bằng công suất trong MĐ trước khi bắt đầu TK một mạng lưới

I Cân bằng công suất tiêu dùng

Giả sử nguồn điện cung cấp đủ công suất tiêu dùng cho các phụ tải, do đó sự cân bằng công suất điện biểu diễn bằng biểu thức sau:

Vậy: ∑P F = ∑P YC = 176 +8,8 = 184,8 (MW)

II Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên cần thiết để giữ được tần

số bình thường trong hệ thống, còn để giữ điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng Sự thiếu hụt công suất phản kháng làm cho U giảm Mặt khác sự thay đổi U dẫn đến thay đổi f

Sự cân bằng công suất phản kháng trong HTĐ được biểu diễn bằng công thức sau:

∑Q F = ∑Q YC

Trong công suất phản kháng do nguồn phát ra

∑Q F = tgϕF ∑P F (cosϕF = 0,85 →tgϕF = 0,6197)Vậy ∑Q F = 184,8 0,6197 = 114,52 (MVAR)

Sau khi tính toán ta thu được bảng sau:

Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6

Vậy : ∑Q imax= 109.067Giả sử tổng tổn thất công suất phản kháng của các đường dây bằng công suất phản kháng do đường dẫn của đ d sinh ra

∑∆Q L = ∑∆Q C

Vì ta có từ thanh cái cao áp của trạm BA tăng của NMĐ nên

Ta phải tiến hành bù ưu tiên cho những hộ ở xa, cosϕ thấp hơn

và bù đến cosϕ = 0,9 Còn thừa lại ta bù cho các hộ ở gần

Bảng tính khoảng cách từ nguồn đến các tải phụ:

Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6

Phụ tải 3 : Qb3 = Q3 –P3 tgϕ3 =14,873-28.0,484 =1,321(MVAR)

Phụ tải 5: Qb5= Q5 –P5 tgϕ5 =18,591-30.0,484=4,071(MVAR)

Phụ tải 4: Qb4 = Qb –( Qb2 + Qb3 +Qb5)

=10,907-(1,321+ 4,342+4,071) =1,173 (MVAR)

Đối với phụ tải 4 : Qb4 =Q4 – P4 tgϕ2

Nên tgϕ2 =

4

4 4

17 −

=0,578

Do đó Cosϕ2=

2 2

Trước khi bù Sau khi bù

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG

ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT

A Dự kiến các phương án của mạng điện thiết kế

Mà hộ loại 1 là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏng về thiết bị làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp ( VD: Các lò luyện kim loại, thông gió trong hầm lò và trong các nhà máy sản xuất hoá chất độc hại…)

- Khi CCĐ cho các phụ tải thì yêu cầu đối với mạng điện là:

+ Độ tin cậy CCĐ cho các phụ tải phải cao

+ Phải đảm bảo chất lượng điện năng

+Về kinh tế: Giá thành phải hạ, tổn thất điện năng phải nhỏ

+ An toàn đối với người và thiết bị

+ Linh hoạt trong vận hành và phải có khả năng phát triển trong tương lai, phù hơp với sự phát triển của KHCN trong tương lai

- Vì các hộ loại 1 có tính chất quan trọng như vậy nên phải được CCĐ liên tục không được mất điện Khi chọn các phương án ta phải chọn sao cho các phụ tải được cung cấp từ hai nguồn độc lập Dựa vào các vị trí địa lí

và yêu cầu ta lựa chọn 5 phương án nối dây như sau:

6 5

5 6

5 6

1 Điện áp ĐM mạng điện

Việc lựa chọn điện áp cho MĐ có thể ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu

kĩ thuật và kinh tế của MĐ Nếu chọn điện áp mạng điện nhỏ thì gây tổn thất điện nguồn lớn Do đó điện áp định mức phải được lựa chọn sao cho hợp lí nhất

Điện áp định mức phụ thuộc vào cstd và khoảng cách truyền tải

Điện áp định mức của hệ thống được tính theo công thức kinh nghiệm sau:

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng

a Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Trong những tính toán đơn giản đv mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn thường được lựa chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện JKT

Dự kiến dùng dây AC trên không, đặt trên các đỉnh tam giác đều có khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là: Dtb = 5m Với tg sử dụng công suất cực đại Tmax= 5000(h) thì mật độ kinh tế của dòng điện là:

Fi : Tiết diện tính toán của đây theo mật độ kinh tế

Ij max: Dd lớn nhất chạy trên dây được tính theo công thức

Dựa vào giá trị của Fi ta chọ Fitc gần nhất và lớn hơn

b Kiểm tra điều kiện phát sóng

Tiết diện dây dẫn được lựa chọn phải đảm bảo không xuất hiện vầng quang trên các đd và thoả mãn điều kiện phát sóng:

591 , 18

30 2 + 2 103 = 92,6 (A)Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

FN-1 = 921,1,6=84,18 (mm2)Chọn tiết diện gần N-1 nhất:

FN-1TC = 95 (mm2)Tiết diện đã chọn >70mm2 vì vậy thoả mãn điều kiện không xuất hiện vầng quan do điện áp định mức của mạng điện là 110KV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: ICP=330(A)

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đd, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại

có giá trị là:

IN-1SC = 2.92,6 = 185,2 < ICP = 330 (A)Như vậy, tiết diện dây dẫn của đoạn dây đã lựa chọn thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau:

Vậy các đoạn đường dây đã chọn đều thoả mãn điều kiện vầng quang

và điều kiện phải nóng

X(Ω)

∆UI% =

dm

i i i

i

U

X Q R

P

2

.100Trong đó:

∑P i : Tổng cs truyền trên đương dây thứ i

∑Q i : Tổng cspk truyền trên đường dây thứ i

Ri : Điện trở t/đ của đoạn dây thứ i

Xi : Điện dẫn pk của đoạn dây iYêu cầu về tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp lúc bình thường

∆UMAXbt% <= (10-15)%

Tổn thất điện áp lớn nhất khi xẩy ra sự cố nặng nề

∆UMAXsc%<= (20-25)%

Tổn thất ở đoạn N-1

∆UN1%= 2

1 1 1 1

DM

N N N N

U

X Q R

100

725 , 10 591 , 18 25 , 8

Tính toán cho các đoạn mạch còn lại ta có bảng sau:

Vậy H điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là:

1 Điện áp định mức của mạch điện

Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau:

Chọn điện áp định mức của mạng điện là 110KV

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra đk phát nóng

Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu về kĩ thuật

III Phương án III:

1 Sơ đồ nối dây:

70 <Uđm <160

3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng

Tính toán tương tự như các phương án trên ta có bảng kết quả:

5 6

2 Điện áp định mức của mạng điện

trong đó JKT= 1,1

IiMAX =

dm

i

U n

S

dm

i i

U n

Q P

3

2

2 +

.103 (A)

ISci = 2.IMAXi

Tính toán tương tự các phương phát trên ta có kết quả ở bảng sau:

X= X0.l/2 (Ω)R=R0.l/2 (Ω)

i

U

X Q R

5 6

2 Chọn điện áp định mức cho mạng

Các đoạn N-1, N-2, N-3, N-6 Tính tương tự như đáp án, riêng với đoạn mạch vòng, trước khi tính toán phải xác định được dòng cs chạy trên các đoạn đường dây

Ta có:

Công suất truyền tải trên đoạn N-4

SN4 =

5 45 4

5 5 5 45

N N

N N

L L L

L S L

L S

+ +

+ + −

SN4=(24+ j7,352)(4258,,4331++6342,,2443)++63(30,24+ j18,591).63,24

SN4= 27,04+j18,35 (MW)Công suất truyền tải trên đoạn N-5

SN5=

5 45 4

4 4 4 45

N N

N N

L L L

L S L L S

+ +

+ +

SN5=(30+ j18,591)(42,43+16358,31,98)+(24+ j17,352).58,31

SN5= 26,96+j17,59 (MW)

S45=S4-S5 =(27,04 – 26,96) + j(18,35-17,59)

S45=0,08+j 0,76Vậy 5 là điểm phân chia cs trong mạng lớn

3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng

Tính toán tương tự như các phương án trước ta có bảng kết quả sau:

Tổn thất điện áp trên các đoạn mach hình tia tính tương tự như phương

án 1 riêng đoạn mạch vòng tổn thất được tính theo công thưc sau:

Tổn thất điện áp lớn nhất là:

∆ULN%= 2

4 4 5

2

+

= 4,7(%)Đối với đoạn mạch vòng, sự cố nguy hiểm nhất khi đứt dây là khi đứt

dây N-4 Khi đó tổn thất điện áp được tính theo công thức

) (

).

(

= Umaxsc% P5 +P4 R N5 + Q5 +Q4 2X N5 +P4X45 +Q4X45

∆

100

74 , 18 352 , 17 52 , 19 24 13 , 27 943 , 35 86 , 20 64

2

+ +

Trong tính toán sơ bộ về mặt kinh tế thường dựa vào vốn đầu tư cơ bản vào phí vận hành hàng năm, hay chi phí tính toán hàng năm Để so sánh các phương án về mặt kinh tế cần phải giả thiết rằng các phương án có cùng số lượng MBA, mắt cắt, dao cách li Khi đó hàm chi phí tính toán hàng năm của mỗi phương án được tính theo công thức sau:

Zi=(atc+avh)Kđdi +∆A.CTrong đó:

atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn,

atc =1/Ttc=1/8 = 0,125

avh : hệ số vận hành

avh=0,04c: giá một Kwh điện năng tổn thất, c=500(đ/kwh)

Kđd: là vốn đầu tư đường dây của mạng điện

Kđd = KN1 + KN2 + KN3 + KN4 + KN5 + KN6

⇒ Kđd = ( 22,64 + 32,56 + 26,83 + 19,41 + 28,64 + 23,09 ).109 (đồng)Tổn thất công suất tác dụng trong mạng

∆PN1 = 3

1 2

2 1

10 25 , 8 110

591 , 18

30 +

2 2

2 2

10 89 , 11 110

83 , 19

32 +

3 2

2 3

10 53 , 18 110

873 , 14

28 +

4 2

2 4

10 41 , 13 110

352 , 17

24 +

∆PN5 = 3

5 2

2 5

10 43 , 10 110

591 , 18

30 +

6 2

2 6

10 41 , 8 110

83 , 19

∑∆P i = 6,27(MW)Tổn thất điện năng hàng năm:

∆ = ∑∆P iτ= 6,27.103.3411=21,386.106(Kwh)Chi phí tính toán hàng năm:

Z=(0,04+0,125).150,84.109+21,386.106.500Z=24,88.109+10,693.109=35,573(tỷ)

∑∆P i = 7,348(MW)Tổn thất điện năng hàng năm:

A

∆ = ∑∆P iτ= 7,348.103.3411=25,064.106(Kwh)Chi phí tính toán hàng năm:

Z=(0,04+0,125).151,827.109+25,064.106.500Z=37,58(tỷ)

Tổng vốn đầu tư cho đường dây:

Kdđ=∑K idd = 152,251(tỷ)Tổng tổn thất cs tác dụng:

∑∆P i = 7,57(MW)Tổn thất điện năng hàng năm:

A

∆ = ∑∆P iτ= 7,57.103.3411=25,821.106(Kwh)Chi phí tính toán hàng năm:

Z=(0,04+0,125).152,257.109+25,821.106.500Z=38,03(tỷ)

II Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu

Từ 4 phương án đạt các yêu cầu kĩ thuật cơ bản đã chọn để so sánh

về mặt kinh tế ta có bảng so sánh các phương án như sau:

Ta thấy phương án I và II có chi phí nhỏ hơn nhưng phương án một

có tổn thất điện áp nhỏ hơn và chi phí hai phương án lệch nhau không quá 5% nên ta chọn phương án I

CHƯƠNG IV: CHỌN SỐ LƯỢNG CÔNG SUẤT MBA VÀ SƠ ĐỒ NỐI

DÂY

MBA là thiết bị rất quan trọng trong HTĐ Tổng cs các MBA rất lớn

vì vậy vốn đầu tư cho MBA cũng rất nhiều, việc lựa chọn MBA phải đảm bảo giá thành rẻ nhất mà vẫn an toàn CCĐ cho các hộ tiêu thụ

I Số lượng MBA.

Vì yêu cầu của điện áp là CCĐ cho họ loại 1 nên phải đảm bảo CCĐ liên tục Muốn vậy phải có 2 MBA làm việc song song để cấp điện cho mỗi phụ tải

Như vậy tại mỗi trạm biến áp phía đầu phụ tải đèu phải đặt 2 MBA, mỗi máy nối vào một phân đoạn thanh góp riêng và giữa các phân đoạn này phải đặt thiết bị tự động đóng cắt khi cần thiết

II chọn công suất MBA.

Khi chọn công suất của MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA còn lại ở chế độ sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong tg phụ tải cực đại

Công suất của MBA trong trạm có n MBA được xđ bằng công thức:

SB>= Smax/k(n-1)

SB: công suất MBA được chọn

Smax: công suất cực đại của phụ tải Smax= 2

max

2 max Q

P +k: hệ số quá tải k=1,4

n: số lượng MBA trong trạm n=2

Suy ra S>=

4 , 1

2 max

2 max Q

591 , 18

83 , 19

873 , 14

MBA được chọn là TPDH – 25000/110

*Phụ tải IV: Pmax=28MW

Qmax=17,352MVAR