Đồ ế án II thi t kế lưới điện khu vực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Điện **************** ĐỒ ÁN II ĐỀ TÀI: Thiết kế lưới điện khu vực ĐIỂM NHẬN XÉT VÀ CHỮ KÝ CỦA GIẢNG VIÊN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Vũ Nhật Nam - 20181231 Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Thị Minh Châu Hà nội, tháng 08 năm 2021 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Phân tích nguồn phụ tải Cân công suất a Cân công suất tác dụng b Cân công suất phản kháng CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT 2.1 Các phương án dự kiến thực a Phương án 1: b Phương án 2: 10 c Phương án 3: 10 d Phương án 4: 10 e Phương án 5: 11 2.2 Tính tốn thơng số kỹ thuật 11 2.3 2.2.1 Phương án 1: 11 2.2.2 Phương án 2: 16 2.2.3 Phương án 3: 22 2.2.4 Phương án 4: 27 2.2.5 Phương án 5: 34 2.2.6 Tổng kết tiêu kỹ thuật 40 Tính tốn kinh tế 40 2.3.1 Phương án 1: 41 2.3.2 Phương án 2: 42 2.3.3 Phương án 3: 43 2.3.4 Phương án 4: 43 2.3.5 Phương án 5: 44 Tổng hợp so sánh tiêu kinh tế phương án: 45 CHƯƠNG CHỌN MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY 46 3.1 Chọn MBA (chọn công suất MBA hạ áp) 46 NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu 3.1.1 Thanh góp 47 3.1.2 Sơ đồ trạm biến áp hạ áp 48 3.1.3 Sơ đồ toàn hệ thống 49 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN 51 4.1 Các phương án dự kiến 51 4.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 51 4.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 56 4.1.3 Chế độ đường dây sau cố 60 CHƯƠNG 5: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN 63 5.1 Lựa chọn đầu phân áp cho MBA 65 5.1.1 Chế độ max 65 5.1.2 Chế độ 66 5.1.3 Chế độ đường dây sau cố 67 CHƯƠNG 6: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT TỔNG HỢP 68 6.1 Vốn đầu tư xây dựng cho mạng điện: 68 6.2 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện 68 6.3 Tổn thất điện mạng điện 69 6.4 Chi phí hàng năm giá thành xây dựng: 69 6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm: 69 6.4.2 Giá thành truyền tải điện năng: 70 6.4.3 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải chế độ cực đại: 70 PHỤ LỤC 71 NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN ĐIỆN Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN ***** ***** ĐỒ ÁN II LƯỚI ĐIỆN Tên đề tài thiết kế : Thiết kế lưới điện khu vực Đề tài số: 05 Họ tên sinh viên : Nguyễn Vũ Nhật Nam Cán hướng dẫn : Lê Thị Minh Châu Các số liệu : Sơ đồ mặt nguồn phụ tải cho hình Các số liệu phụ tải cho bảng Hình Sơ đồ mặt nguồn phụ tải Tỉ lệ: ô = 10 km 15 Ghi chú: Nguồn Tải 10 N 5 10 15 Bảng Các số liệu phụ tải Các thông số Phụ tải cực đại (MW) Các hộ tiêu thụ 20 25 30 28 30 32 I I Hệ số công suất Mức đảm bảo cung cấp điện 0,9 I Yêu cầu điều chỉnh điện áp I I I δUmax = 5%; δUmin = 0%; δUsc = 5% Thời gian sử dụng công suất cực đại (h) Điện áp định mức lưới điện hạ áp (kV) 5100 22 Ghi chú: δ Umax, δUmin, δ Usc – tương ứng độ lệch điện áp so với điện áp định mức chế độ max, chế độ chế độ sau cố phần tử (tính theo % điện áp định mức mạng) Phụ tải cực tiểu 60% phụ tải cực đại Hệ số công suất trung bình góp cao áp nguồn điện 0,85 Hệ số đồng thời m = Điện áp vận hành góp cao áp nguồn điện phụ tải cực đại 110%, phụ tải cực tiểu 105%, cố 110% điện áp định mức Nhiệm vụ thiết kế a Phân tích nguồn phụ tải Cân cơng suất hệ thống điện b Chọn phương án hợp lý kinh tế - kỹ thuật c Chọn số lượng công suất máy biến áp trạm giảm áp Vẽ sơ đồ nối dây chi tiết mạng điện d Tính tốn chế độ vận hành mạng điện Chọn phương thức điều chỉnh điện áp phù hợp với yêu cầu phụ tải e Tính tiêu kinh tế - kỹ thuật tổng hợp mạng điện thiết kế Ngày nhận đề: 07/2021 Ngày hoàn thành: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Lê Thị Minh Châu Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Lời nói đầu Điện dạng lượng sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực hoạt động kinh tế đời sống người Nhu cầu sử dụng điện ngày cao, cần xây dựng thêm hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, mạng điện hộ tiêu thụ điện liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Mạng điện tập hợp gồm có trạm biến áp, trạm đóng cắt, đường dây không đường dây cáp Mạng điện dùng để truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ Cùng với phát triển cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Cơng nghiệp điện lực giữ vai trị quan trọng điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân Ngày kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ,các khu đô thị,dân cư khu cơng nghiệp xuất ngày nhiều, nhu cầu điện tăng trưởng không ngừng Để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện ngày nhiều khơng ngừng đất nước điện công tác quy hoạch thiết kế mạng lưới điện vấn đề cần quan tâm ngành điện nói riêng nước nói chungKhi nhà máy, xí nghiệp, khu liên doanh, khu cơng nghiệp liên tục quy hoạch xây dựng yêu cầu cho hệ thống cung cấp điện cần thiết kế xây dựng Cùng với việc phân bổ nguồn điện cho hợp lý để tránh có nơi thừa điện, có nơi lại thiếu điện, qua đảm bảo cung cấp đủ cơng suất cho phụ tải toán đặt Từ bối cảnh thực tế đó, kiến thức học, em nhận đề tài đồ án II: “ Thiết kế lưới điện khu vực” Cùng với cố gắng, nỗ lực thân giúp đỡ tận tình Lê Thị Minh Châu, em hoàn thành xong yêu cầu đồ án Trong q trình hồn thiện đồ án khơng tránh khỏi có sai sót định cố gắng, mong thầy( cơ) góp ý thêm Cuối cùng, em xin gửi đến cô Lê Thị Minh Châu lời cảm ơn chân thành Hà Nội, ngày 11 tháng 8năm 2021 Sinh viên Nguyễn Vũ Nhật Nam NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Phân tích nguồn phụ tải Trong đề tài yêu cầu thiết kế từ góp cao áp trạm tăng áp nhà máy điện trở đi, nên khơng cần phân tích nguồn cung cấp điện Nguồn điện giả thiết cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu phụ tải với hệ số công suất quy định Điều cho thấy nguồn khơng cung cấp đủ yêu cầu công suất kháng việc đảm bảo nhu cầu điện phản kháng thực trình thiết kế cách bù công suất kháng phụ tải mà không cần phải tải từ nguồn Phụ tải điện số liệu ban đầu để giải vấn đề tổng hợp kinh tế kỹ thuật phức tạp thiết kế mạng điện Xác định phụ tải điện giai đoạn thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch sơ đồ, lựa chọn kiểm tra phần tử mạng điện máy phát đường dây, máy biến áp tiêu kinh tế kỹ thuật Vì cơng tác phân tích phụ tải chiếm vị trí quan trọng cần thực cách chu đáo Căn vào yêu cầu cung cấp điện, phụ tải phân làm ba loại: Loại một: bao gồm phụ tải quan trọng Việc ngưng cung cấp điện cho phụ tải nguy hiểm cho tính mạng người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc phịng Vì phải đảm bảo liên tục cung cấp điện nên đường dây phải bố trí cho đảm bảo cung cấp có cố mạng điện Chú ý không thiết tất thành phần tiêu thụ điện phụ tải yêu cầu phải cung cấp điện liên tục cắt bớt phần nhỏ thành phần không quan trọng phụ tải để đảm bảo cung cấp trường hợp cố nặng nề mạng điện Loại hai: bao gồm phụ tải quan trọng việc điện gây giảm sút số lượng sản phẩm Vì mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục cho phụ tải cần cân nhắc định Loại ba: bao gồm phụ tải không quan trọng, việc điện không gây rahậu nghiêm trọng Trong trường hợp không cần phải xét đến phương tiện trự để đảm bảo cung cấp Ở đề tài xét yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải loại Sơ đồ mặt nguồn theo đề thiết kế NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Thông số phụ tải Các thông số Phụ tải cực đại (MW) Hệ số công suất Mức đảm bảo cung cấp điện Yêu cầu điều chỉnh điện áp Thời gian sử dụng công suất cực đại Điện áp định mức lưới hạ áp Các hộ tiêu thụ 30 28 30 32 0,9 I I I I I I 𝛿𝑈 𝑚𝑎𝑥 = 5%, 𝛿𝑈 𝑚𝑖𝑛 = 0%,𝛿𝑈 𝑠𝑐 = 5% 5100 22 20 25 Phụ tải cực tiểu 60% phụ tải cực đại Hệ số cơng suất trung bình góp cao áp nguồn điện 0,85 Hệ số đồng thời m = Điện áp vận hành góp cao áp nguồn điện phụ tải cực đại 110%, phụ tải cực tiểu 105%, cố 110% điện áp định mức NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Xét phụ tải 1: - - Chế độ cực đại:𝑃𝑚𝑎𝑥 = 20𝑀𝑊, 𝑐𝑜𝑠𝜑1 = 0.9 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑡𝑎𝑛𝜑1 = 9,686𝑀𝑉𝐴𝑟  𝑆𝑚𝑎𝑥 = √𝑃𝑚𝑎𝑥 + 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 22.222𝑀𝑉𝐴  𝑆𝑚𝑖𝑛 = √𝑃𝑚𝑖𝑛 + 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 13.333𝑀𝑉𝐴 Chế độ cực tiểu: 𝑃𝑚𝑖𝑛 = 60%𝑃𝑚𝑎𝑥 = 12𝑀𝑊 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 60%𝑄𝑚𝑎𝑥 = 5.812𝑀𝑉𝐴𝑟 Áp dụng tương tự cho phụ tải lại, ta bảng sau Phụ tải Pmax (MW) Qmax (MVAr) 󰇗 𝑆𝑚𝑎𝑥 (MVA) Smax (MVA) Pmin (MW) Qmin (MVAr) 𝑆󰇗𝑚𝑖𝑛 (MVA) Smin (MVA) 20 9.686 20+j9.686 22.222 12 5.812 12+j5.812 13.333 25 12.108 25+j12.108 27.778 15 7.265 15+j7.265 16.667 30 14.53 30+j14.53 33.333 18 8.718 18+j8.718 20 28 13.561 28+j13.561 31.111 16.8 8.137 16.8+j8.137 18.667 30 14.53 30+j14.53 33.333 18 8.718 18+j8.718 20 32 15.498 32+j15.498 35.555 19.2 9.299 19.2+j9.299 21.333 Cân công suất Cân công suất hệ thống điện nhằm xét khả cung cấp nguồn phụ tải thông qua mạng điện Tại thời điểm, phải đảm bảo cân lượng điện sản xuất tiêu thụ M ỗi mức cân công suất tác dụng P công suất phản kháng Q xác định giá trị tần số điện áp Quá trình biến đổi công suất tiêu chất lượng điện cân công suất bị phá hoại, xảy phức tạp chúng có quan hệ tương hỗ Để đơn giản toán, ta coi thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần s ố, cịn cân cơng suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Cụ thể nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải tần số bị giảm đi, ngược lại Khi thiếu công suất Q điện áp bị giảm thấp ngược lại a Cân công suất tác dụng Việc cân công suất tác dụng nhà máy thực nhà máy điện điều tốc thay đổi tốc độ tuabin Cân công suất cần thiết để giữ tần số hệ thống Cân công suất tác dụng hệ thống biểu diễn công thức sau: ∑ 𝑃𝐹 = ∑ 𝑃𝑦𝑐 Với ∑ 𝑃𝐹 : Công suất tác dụng phát từ nguồn ∑ 𝑃𝑦𝑐 : Công suất tác dụng yêu cầu phụ tải NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 Đồ án II: Thiết kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Trong ∑ 𝑃𝑦𝑐 = 𝑚 ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∆𝑃𝑚đ + 𝑃𝑡𝑑 + 𝑃𝑑𝑡 Với: ∑𝑃𝑝𝑡 : Tổng phụ tải tác dụng cực đại hộ tiêu thụ chế độ cực đại • • • • • m: hệ số đồng thời (đề tải giả thiết m=1) ∆𝑃𝑚đ : Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện, tính sơ lấy ∑∆𝑃𝑚đ =5%∑ 𝑃𝑝𝑡 ∑𝑃𝑡𝑑 : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp ∑𝑃𝑡𝑑 = ∑𝑃𝑑𝑡 : Tổng công suất dự trữ ∑𝑃𝑑𝑡 =0 Áp dụng công thức ta được: ∑ 𝑃𝐹 =∑ 𝑃𝑦𝑐 = 𝑚 ∑ 𝑃𝑝𝑡 + ∆𝑃𝑚đ + 𝑃𝑡𝑑 + 𝑃𝑑𝑡 = 165+5%.165=173,25(MW) b Cân công suất phản kháng Cân công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường hệ thống Cân công suất phản kháng biểu diễn công thức sau: ∑QF + Qbu∑ =∑ 𝑄𝑦𝑐 = m∑Qpt + ∑ΔQB + ∑ΔQL - QC + Qtd + Qdt Trong đó: • • • • • • • • • ∑QF: tổng công suất phát máy phát điện Qbu∑: tổng công suất phản kháng cần bù ∑ 𝑄𝑦𝑐 : tổng tổn thất công suất phản kháng yêu cầu phụ tải m∑Qpt: tổng phụ tải phản kháng mạng điện có xét đến hệ số đồng thời ∑ΔQMBA: tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp, ∑ΔQMBA=15%∑ΔQmax ∑ΔQL: tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện QC: tổng công suất phản kháng điện dung đường dây cao áp sinh Qtd, Qdt: tổng công suất kháng tự dùng dự trữ nhà máy điện Qtd = Qdt=0 Nếu ∑QF ≥ ∑ 𝑄𝑦𝑐 khơng cần phải bù công suất phản kháng Áp dụng công thức ta được: ∑ 𝑄𝑦𝑐 = m∑Qpt + ∑ΔQB + ∑ΔQL - QC + Qtd + Qdt = 1.79,913+15%.79,913=91,9(MVAr) ∑QF= ∑ 𝑃𝐹 𝑡𝑎𝑛𝜑𝐹 = 173,25 tan(arccos(0,85)) =107,371(MVAr) Ta thấy ∑QF > ∑ 𝑄𝑦𝑐 nên ta không cần bù công suất phản kháng NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 ... lại thi? ??u điện, qua đảm bảo cung cấp đủ công su? ?t cho phụ t? ??i t? ??n đ? ?t Từ bối cảnh thực t? ?? đó, kiến thức học, em nhận đề t? ?i đồ án II: “ Thi? ? ?t kế lưới điện khu vực? ?? Cùng với cố gắng, nỗ lực thân... su? ?t kháng phụ t? ??i mà không cần phải t? ??i t? ?? nguồn Phụ t? ??i điện số liệu ban đầu để giải vấn đề t? ??ng hợp kinh t? ?? kỹ thu? ?t phức t? ??p thi? ? ?t kế mạng điện Xác định phụ t? ??i điện giai đoạn thi? ? ?t kế hệ thống... t? ?i x? ?t yêu cầu cung cấp điện cho phụ t? ??i loại Sơ đồ m? ?t nguồn theo đề thi? ? ?t kế NGUYEN VU NHAT NAM 20181231 Đồ án II: Thi? ? ?t kế lưới điện khu vực GV hướng dẫn: Lê Thị Minh Châu Thông số phụ t? ??i