đồ án tốt nghiệp lưới điện

Đồ án môn học Lưới điện Đồ án môn học Lưới điện ĐỀ BÀI: 1. Sơ đồ mặt bằng vị trí các nguồn điện và các phụ tải 1 1 6 I 5 3 II I 4 I2 II I II 2. Nguồn: Công suất vô cùng lớn 3. Phụ tải: Phụ tải Thuộc loại hộ Pmax ( MW) Pmin (MW) Cosφ 1 I 30 21 0,85 2 I 45 31,5 3 I 30 21 4 II 35 24,5 5 I 25 17.5 6 II 40 28 Giá 1kWh tổn thất điện năng: 700 đ/kWh Giá 1kVAR thiết bị bù: 150.000 đ/ kVARHệ số đồng thời m = 1; Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000 giờ, JKT =1,1A/Điện SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 1 Đồ án môn học Lưới điện áp trên thanh cái nguồn khi phụ tải cực tiểu UA = 1,05Uđm, khi phụ tải cực đại UA = 1,1Uđm, khi sự cố nặng nề UA = 1,1Uđm LỜI NÓI ĐẦU: Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ,đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện trong tất cả các lĩnh vực tăng cường không ngừng. Một lực lượng đông đảo cán bộ kĩ thuật trong và ngoài nghành điện đang tham gia thiết kế, lắp đặt các công trình điện. Sự phát triển của nghành điện sẽ thúc đẩy nền kinh tế nước ta phát triển. Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng. Nó góp phần vào sự phát triển của nghành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển. Trong phạm vi của đồ án này trình bày về thiết kế môn học lưới điện. Đồ án gồm 6 chương : Chương 1 : Tính toán cân bằng công suất và xây dựng phương án Chương 2 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Chương 3 : Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính. Chương 4 : Tính toán chế độ xác định của lưới điện Chương 5 : Tính toán lựa chọn đầu phân áp. Chương 6 : Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Để thực hiện các nội dung nói trên đồ án cần sử lí các số liệu tính toán thiết kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kỹ thuật, vạch các phương án và lựa chọn phương án tôi ưu nhất. SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 2 Đồ án môn học Lưới điện Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của thầy Phạm Văn Hòa và các bài giảng của thầy trong trong chương trình học. Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Văn Hòa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án. Sinh viên thực hiện Vũ Hoàng Quyền CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN I. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như là phương thức vận hành của nhà máy điện hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí và tính chất của nguồn cung cấp điện. Nguồn cung cấp điện cho các hộ phụ tải ở đây là một nguồn có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất của nguồn là Cosφ = 0,85. Tổng công suất của các hộ tiêu thụ ở chế độ phụ tải cực đại là 170 MW. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. Trong 6 hộ phụ tải thì có 4 hộ phụ tải yêu cầu có mức đảm bảo cung cấp điện ở mức cao nhất ( 1,2, 3, 5 ) nghĩa là không được phép mất điện trong bất cứ trường hợp nào, vì nếu mất điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm trọng. Hai hộ phụ tải còn lại có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện thấp hơn ( hộ loại hai ) – là những hộ phụ tải mà việc mất điện không gây hậu quả nghiêm trọng. Thời gian sử dụng công suất cực đại của các hộ phụ tải là Tmax = 5000h SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 3 Đồ án môn học Lưới điện Ta có bảng số liệu tổng hợp về phụ tải như sau : Q max = P max .tgφ Q min = P min .tgφ cosφ = 0,85 → tgφ = 0,62 II. Tính toán cân bằng công suất Khi thiết kế mạng điện thì một trong các vấn đề cần phải quan tâm tới đầu tiên là điều kiện cân bằng giữa công suất tiêu thụ và công suất phát ra bởi nguồn. Trong đồ án thiết kế môn học lưới điện việc cân bằng công suất ở đây được thực hiện trên một khu vực cụ thể, trong khu vực này có một nguồn điện công suất vô cùng lớn. Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng . Cân bằng công suất tác dụng cần thiết giữ ổn định tần SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Loại hộ I I I II I II P max (MW) 30 45 30 35 25 40 P min (MW) 21 31,5 21 24,5 17,5 28 cos φ 0,85 tg φ 0,62 Q max (MVAR) 18,6 27,9 18,6 21,7 15,5 24,8 Q min (MVAR) 13,02 19,53 13,02 15,2 10,85 17,36 4 Đồ án môn học Lưới điện số, còn để giữ được điện áp ổn định phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện nói chung và từng khu vực nói riêng. 1. Cân bằng công suất tác dụng Δ tram P m P P pt md jεβ j = + ∑ ( 1) mà: Δ 5%P m P md pt jεβ j = ∑ ( 2 ) trong đó: - Ptrạm: Tổng công suất phát của trạm điện. - m: Hệ số đồng thời. Trong tính toán thiết kế lấy m = 1. - ΣP ptj : Tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ m. ΣP ptj = Ppt1 + Ppt2 + Ppt3 + Ppt4 + Ppt5 + Ppt6 = 205 (MW) - Σ∆P mđ : Tổng tổn thất trên đường dây và MBA trong mạng điện Thay ( 2 ) vào ( 1) ta được. (1) 0,05. 1,05.1.(30 45 35 30 25 40) 215,25P m P m P tram pt pt j j ⇒ = + = + + + + + = ∑ ∑ ∑ (MW) 2. Cân bằng công suất phản kháng . . ù P tg Q m P tg Q tram ht b pt j mba j j ϕ ϕ εβ Σ + = + ∆ ∑ ∑ Mà 15% .Q m P mba pt j j εβ ∆ = ∑ ∑ 1,15. . . . ù Q m P tg P tg b pt j tram HT J J ϕ ϕ εβ Σ = − ∑ 1,15.1.205.0,62 215,25.0,62 12,71 ù Q b Σ = − = ( MVAr) Ta dự kiến bù sơ bộ trên nguyên tắc kà bù ưu tiên cho các hộ ở xa, có Cosφ thấp trước và chỉ bù đến Cosφ = 0,90 – 0,95 ( không bù cao hơn nữa vì sẽ không kinh tế và ảnh hưởng tới tính ổn định của hệ thống điện ). Còn thừa thì ta bù các hộ ở gần có Cosφ cao hơn và bù SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 5 Đồ án môn học Lưới điện cho đến khi có Cosφ = 0,85 – 0,90. Công suất bù cho hộ tiêu thụ thứ I nào đó được tính như sau : Qbù = Qi – Pi.tgφ mới Trong đó : Pi, Qi : Là công suất của hộ tiêu thụ trước khi bù. tgφ mới : Được tính theo Cosφmới - hệ số công suất của hộ thứ I sau khi bù. Ta chon 2 vị trí bù tại 6 và 2. Bù 6,71 MVAr tại phụ tải 2: Spt2 = 45+ j( 27,9 – 6,71) = 45 + j 21,19 cosφmới = 0,905 Bù 6 MVAr tại phụ tải 6 : Spt6 = 40 + j( 24,8 – 6) = ( 40 + j18,8) MVA Cosφmới = 0,905 Kết quả bù sơ bộ như sau : Phụ tải số liệu 1 2 3 4 5 6 Pmax (MW) 30 45 30 35 25 40 Qmax ( MVAr) 18,6 27,9 18,6 21,7 15,5 24,8 Cosφ 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 Q’max 18,6 21,19 18,6 21,7 15,5 18,8 Cosφ’ 0,85 0,905 0,85 0,85 0,85 0,905 III. Xây dựng các phương án nối dây. 1. Dự kiến các phương án nối dây . SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 6 Đồ án môn học Lưới điện Thực tế thì không có một phương án nhất định nào để lựa chon sơ đồ nối dây cho mạnh điện. Một sơ đồ nối dây của mạng điện có thích hợp hay không là do nhiều yếu tố quyết định như : Phụ tải lớn hay nhỏ, số lượng phụ tải nhiều hay ít, vị trí phân bố của phụ tải, mức độ yêu cầu về đảm bảo liên tục cung cấp điện, đặc điểm và khả năng cung cấp của nguồn điện, vị trí phân bố các nguồn điện….Hộ loại I được cung cấp điện bằng đường dây kép hoặc có hai nguồn cấp điện ( mạch vòng ). Hộ loại II thì chỉ cần cung cấp điện sử dụng mạch đơn. Sau khi tiến hành phân tích sơ bộ xong ta sẽ chon ra 2 phương án để tiến hành tính toán cụ thể so sánh về mặt kĩ thuật Ta đưa ra 5 phương án nôi dây để phân tích sơ bộ. Các phương án nối dây như các hình vẽ dưới đây: * Phương án 1 : 2 8 , 5 km (1) (2) (3) (6) (5) (4) 4 1 k m 5 1 k m 45km 3 7 km (0) 35 + j21,7 30 + j18,6 45 + j21,19 40 + j 18,8 30 + j18,6 25 + j15,5 4 0 k m * Phương án 2 : SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 7 Đồ án môn học Lưới điện (0) , 35+j21,7 30+j18,6 (1) (3) ( 6 ) (5) ( 4) 5 1 k m 25+j15,5 + j 45+j21,19 30+j18,6 40+j18,8 2 8 , 5 k m 4 0 k m 6 0 k m 3 7 k m 45km 4 1 k m * Phương án 3: ) ) 30+j18,6 (0) 30+j18,6 (1) ( 2 ) (3) 5 1 k m 25 +j15,5 45+j21,19 2 8 , 5k m 35+j21,7 ( 5 ( 4 40+j18,8 6 0 k m 3 7 k m 4 1 k m 5 0 k m * Phương án 4 : SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 8 Đồ án môn học Lưới điện 30+j18,6 45+j21,19 2 8 ,5 k m 35+j21,7 40+j18,8 6 0 k m 37k m (0) +j18,6 (1) (2) (3) (6) (5) (4) 5 1 k m 25+j15,5 8 4 k m * Phương án 5 : 28 ,5 k m 30+j18,6 45+j21,19 35+j21,7 40+j18,8 6 0 k m 37km (1) (2) (3) (5) (4) 5 1 k m 25+j15,5 8 0 k m 4 0 k m 30+j18,6 2. Phân tích và giữ lại một số phương án để tính tiếp . Ta có : SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 9 [...]... thấy cả 2 phương án đều đản bảo kỹ thuật mà phương án 5 có Z nhỏ hơn, nhưng không quá 5%.Nhưng phương án 1 có ΔUsc nhỏ hơn ⇒ Vậy chọn phương án có kỹ thuật tốt hơn ⇒ Vậy chọn phương án 1 là phương án tối ưu CHƯƠNG III : CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NÔI ĐIỆN CHÍNH SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 30 Đồ án môn học Lưới điện I Chọn máy biến áp : Nếu như khi tính toán điều chỉnh điện áp không... Về chỉ tiêu kinh tế thì phương án nào có vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm nhỏ nhất thì đó là phương án có tính kinh tế nhất Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm nhỏ nhất Phí tổn tính toán hàng năm của mỗi phương án được tính toán theo biểu thức : SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 26 Đồ án môn học Lưới điện Z = atc V + ∆A.c 0 Trong đó... Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 20 Đồ án môn học Lưới điện Ta có bảng số liệu sau: Đường dây 0–1 1–2 0–2 0–3 3–4 0–5 0–6 Công suất (MVA) 44,36 + j24,37 14,36 + j5,77 30,64 + j15,42 65 + j40,3 35 + j21,7 25 + j15,5 40 + j18,8 Chiều dài (km) 28,5 40 60 37 45 51 79 II.1.2 Tính điện áp định mức của mạng điện Ta tính được điện áp tải điện trên các đoạn đường dây của phương án 5 như sau : U 0 −1 = 4,34... với hộ phụ tải loại II thì chỉ cần chọn một máy biến áp CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT Đối với mỗi phương án được giữ lại để so sánh về mặt kỹ thuật ta cần phải tính toán các nội dung như sau:  Lựa chon điện áp tải điện Ta sử dụng công thức sau để xác định điện áp định mức của đường dây : U = 4,34 L + 16 P (kV) Trong đó : P: Là... 39500 6,592 157295 340,5 14250 Vậy tổng chi phí của phương án 5 là : Z = 0,125.157295.106 + 6, 592.103.3411.700 = 354015,934.10 6 (đ) 5 IV So sánh kinh tế -kĩ thuật, chọn phương án tôi ưu Ta có bảng tổng hợp so sánh các phương án về chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật : Chỉ tiêu SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 PA1 PA5 Trường Đại Học Điện Lực 29 Đồ án môn học Lưới điện ΔUmaxbt% 9,45 9,44 ΔUmaxsc% 14,5 19,46 Z 358867,159... – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 11 Đồ án môn học Lưới điện  Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện ( Jkt ) I F = lv kt J kt Trong đó : Ilv : Dòng điện làm việc chạy trên đường dây ( A ) I P ,Q ijmax lv = P2 + Q2 ijmax ijmax n 3.U (A) 103 dm : Dòng công suất tác dụng và phản kháng lớn nhất ijmax chạy trên đường dây ij n : số mạch đường dây Uđm : điện áp định mức ( kV)... (Ω ) X (Ω ) ∆ Q0 (kVAr) 10,5 10,5 10,5 145 175 260 35 42 59 0,75 0,7 0,65 1,87 1,44 0,87 43,5 34,8 22 240 280 410 Sơ đồ hình vẽ CH ƯƠNG IV : T ÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN I.1, Tính toán chế độ phụ tải max SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 32 Đồ án môn học Lưới điện Ta có thông số đường dây như sau R= 1 n r0.l ; Lộ 0-1 §D 1-2 0-3 3-4 0-5 5-6 1 n X= n*L(km) 2*28,5 (km) 2*40 2*37... năng dẫn điện ta sử dụng loại dây AC để truyền tải, còn cột thì sử dụng loại cột thép SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 10 Đồ án môn học Lưới điện Đối với những hộ loại I có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện ở mức cao nhất phải được cung cấp điện từ một mạch vòng kín hoặc đường dây có lộ kép song song Còn đối với các hộ phụ tải loại II thì chỉ cần sử dụng một dây đơn để cung cấp tránh gây... đoạn dây đó R, X: Là điện trở và điện kháng của đoạn đường dây đó Uđm : Là điện áp định mức của mạng điện Trường hợp sự cố nguy hiểm nhất là khi lộ kép ( hoặc mạch vòng kín ) bị đứt dây một lộ đường dây ( một đoạn dây ) SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 12 Đồ án môn học Lưới điện  Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố Ta phải tính được dòng điện chạy trong dây dẫn của đoạn dây đó... như tiết diện dây dẫn đã chọn mà không thỏa mãn điều kiện trên thì ta phải tăng tiết diện dây dẫn cho đến khi thỏa mãn I Phương án 1 SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 13 Đồ án môn học Lưới điện I.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp I.1.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ Sự phân bố công suất trong mạng : S 0 −1 =S pt 2 +S pt1 = (45 + j 21,19) + (30 + j18, 6) = 75 + j . Đồ án môn học Lưới điện Đồ án môn học Lưới điện ĐỀ BÀI: 1. Sơ đồ mặt bằng vị trí các nguồn điện và các phụ tải 1 1 6 I 5 3 II I 4 I2 II I II . Phương án 1 SV: Vũ Hoàng Quyền – Đ3H2 Trường Đại Học Điện Lực 13 Đồ án môn học Lưới điện I.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp