Tài liệu Đồ án hệ thống cung cấp điện -EPU potx

ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Đồ án Hệ thống cung cấp điện EPU 1 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Lời nói đầu Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đòi hỏi trình độ khoa học kĩ thuật cao. Ngành điện là ngành hạ tầng cơ sở, có ảnh hưởng vô cùng quan trọng đối với sự phát triển của các ngành kinh tế khác, đang được ưu tiên phát triển cũng yêu cầu trình độ theo kịp và đáp ứng được nhu cầu. Trong hệ thống điện nước ta hiện nay, phụ tải phát triển ngày càng nhanh nên việc quy hoạch và thiết kế mới, phát triển mạng điện đang là vấ đề quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phânphối điệncho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm một nguồn điện và sáu phụ tải loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biệt cám ơn thầy giáo Ths Phạm Anh Tuân đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên Phan Long Biên 2 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU MỤC LỤC 3 Nội dung Trang Chương I. Phân tích nguồn và phụ tải 3 Chương II. Để xuất phương án nối dây và tính toán chỉ tiêu kĩ thuật 4 Chương III. Chọn phương án tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế 18 Chương IV. Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ các trạm cho phương án được chọn 23 Chương V. Tính toán chính xác cân bằng công suất trong các chế độ của phương án được chọn 27 Chương VI. Tính điện áp tại các nút phụ tải và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 36 Chương VII. Tính các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của mạng điện 41 Kết luận chung 45 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Mở đầu Phân tích nguồn và phụ tải là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế lưới điện.Trong chương này ta sẽ tiến hành phân tích những đặc điểm của nguồn cung cấp và các phụ tải điện, trên cơ sở đó xác định công suất phát của nguồn cung cấp và dự kiến các sơ đồ nối dây sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kĩ thuật cao nhất. 1.2 Nguồn điện Trong phạm vi đồ án môn học, hệ thống điện thiết kế được cung cấp bởi một nguồn điện N là thanh góp hệ thống 110kV có công suất vô cùng lớn, tọa độ x=7 (km) và y=13 (km); Cosφ = 0,85. Điện áp được lấy từ thanh góp hệ thống và truyền tải bằng các mạng điện trên không tới các phụ tải. 1.3 Phụ tải Hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải, các phụ tải có công suất khá lớn và được bố trí xung quanh nguồn điện tạo điều kiện thuận lợi cho các phương án nối dây. Trong 6 phụ tải, có bốn phụ tải loại 1 và hai phụ tải loại 3. Mỗi phụ tải có công suất và hệ số cosφ khác nhau từ 0,84 – 0,88. Do vậy yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục ở mức độ cao. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max từ 4200 – 4400h. Số liệu các phụ tải: Bảng A. Các dữ liệu đề bài Thông số Phụ tải Nguồn 1 2 3 4 5 6 Tọa độ x (km) 48 72 12 30 49 48 3 Tọa độ y (km) 4 40 21 30 17 12 13 P max (MW) 42 40 29 30 34 31 Cos φ 0.84 0.84 0.88 0.88 0.86 0.88 0.85 P min (MW) 0.7*P max Cos φ đm 0.9 U đm (kV) 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp T T T T KT T Loại 3 3 1 1 1 1 T max (h) 4200 4200 4400 4400 4400 4400 4 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 1.4 Kết luận Qua việc phân tích sơ bộ đặc điểm của nguồn và phụ tải như trên ta đã có được cái nhìn tổng quan về mạng điện thiết kế với sồ liệu về nguồn và phụ tải xác định. Từ đây ta sẽ tiến hành đề xuất phương án nối dây và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 2.1 Mở đầu Mục đích của tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp và đảm bảo những yêu cầu quan trọng nhất như cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao.Muốn làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó có những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp,… Trong quá trình thành lập các phương án nối điện cần phải chú ý tới các nguyên tắc như: − Mạng điện phải đảm bảo tính an toàn, cung cấp điện với độ tin cậy cao. − Đảm bảo chất lượng điện năng như tần số, điện áp,… − Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư nhỏ, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành nhỏ. − Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, vận hành đơn giản, linh hoạt, có khả năng phát triển. 2.2 Đề xuất các phương án nối dây Trong thiết kế lưới điện, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện, người ta thường sử dụng phương pháp liệt kê nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của nguồn và phụ tải cũng như đặc điểm của chúng, ta đề xuất 3 phương án nối dây như sau: Phương án 1. 5 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Hình 2.1 Sơ đồ nối dây phương án 1 Phương án 2 Hình 2.2 Sơ đồ nối dây phương án 2 Phương án 3 Hình 2.3 Sơ đồ nối dây phương án 3 6 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 2.3 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp cho các phương án 2.3.1 Phương pháp chung a. Lựa chọn điện áp định mức Lựa chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan trọng bởi vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện. Để chọn được cấp điện áp định mức hợp lý cần phải thỏa mãn các điều kiện sau: − Cấp điện áp phải phù hợp với tình hình lưới điện hiện tại và phù hợp với tình hình lưới điện quốc gia. − Đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này. Việc lựa chọn điện áp định mức của mạng điện có thể được tính theo công thức kinh nghiệm sau: 4,4 16*U L P = + (kV) (2,1) Trong đó − L: Khoảng cách truyền tải, km − P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW b. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là: i i kt I F n*J = (2.2) Trong đó: − F i : Tiết diện dây dẫn, mm 2 − I i : Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A − J kt : Mật độ kinh tế của dòng điện, Ở đây ta có 1,1 kt J = A/mm 2 − n: Số dây Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: 3 max max m S I *10 U đ = , A (2.3) Trong đó: − U đm : điện áp định mức của mạng điện, kV − S max : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây dẫn 110kV, để không xuất hiện vầng quang thì các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện 70F mm ≥ 2 . c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp 7 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp. Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp không vượt quá 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 20%, nghĩa là: ΔU maxbt % = 15% ΔU maxsc % = 20% Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức: i i i i ibt 2 m P*R Q * X U *100 U đ + ∆ = , kV Trong đó: − P i, Q i : Công suất chạy trên đường dây thứ i, MW − R i , X i : Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i, Ω Đối với đường dây 2 mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: ΔU isc % = 2ΔU ibt % 2.3.1.1. Phương án 1 a. Lựa chọn điện áp định mức Điện áp tính toán trên đường dây N-T1 là: U N-T1 = 4,34 45.89 16*42 116.28 + = (kV) Tương tự ta có kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 1.2. 8 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Bảng 1.2. Các giá trị công suất và điện áp phương án 1. Đường dây Chiều dài Cos φ P (MW) Q (MVAr) S (MVA) U KN (kV) U đm (kV) N-1 45.89 0.84 42 27.13 50.00 116.28 110 N-2 74.09 0.84 40 25.84 47.62 115.98 110 N-3 12.04 0.88 29 15.65 32.95 94.69 110 N-4 31.91 0.88 30 16.19 34.09 98.19 110 N-5 46.17 0.86 34 20.17 39.53 105.43 110 N-6 45.01 0.88 31 16.73 35.23 100.95 110 b. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây N-T1: − Công suất toàn phần: S N-T1 = S T1 = 1 1 T T P Cos ϕ = 42 50( ) 0,84 MVA = − Dòng điện: 50 *1000 262.43( ) 3 3 *110 đm S I A U = = = − Tiết diện dây: 2 262.43 238.57( ) * 1*1,1 kt I F mm n J = = = Chọn dây 1x AC 120 [Mạng lưới điện; Nguyễn Văn Đạm; Trang 196]. Tương tự ta có kết quả tính tiết diện dây dẫn của các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 1.3. Bảng 1.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1. Đường dây I (A) Số dây j F (mm) Loại dây R 0 (Ω/ km) X 0 (Ω/KM) B 0 (10 - 6 S/km) N-1 262.43 1 1.1 238.57 ACO 240 0.13 0.357 3.11 N-2 249.94 1 1.1 227.21 ACO 240 0.13 0.357 3.11 N-3 172.97 2 1.1 78.62 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-4 178.93 2 1.1 81.33 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-5 207.50 2 1.1 94.32 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-6 184.90 2 1.1 84.04 AC 95 0.33 0.397 2.87 c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông số đơn vị của đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B theo các công thức sau: 0 *R L R n = 9 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 0 *X L X n = 0 * *B n B L= Kết quả cho trong bảng 1.4. Bảng 1.4. Tính toán tổn thất phương án 1. Đường dây R (Ω) X (Ω) B (S) ΔP (MW) ΔQ (MVAr) ΔU (kV) N-1 5.97 16.38 142.72 1.23 3.38 6.32 N-2 9.63 26.45 230.43 1.81 4.96 9.72 N-3 1.99 2.39 69.12 0.18 0.21 0.86 N-4 5.26 6.33 183.14 0.51 0.61 2.37 N-5 7.62 9.17 265.04 0.98 1.18 4.04 N-6 7.43 8.93 258.36 0.76 0.92 3.45 Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-T1: − Trong chế độ làm việc bình thường: 1 1 1 1 1 * * N T N T N T N T N T bt đm P R Q X U U − − − − − + ∆ = 42*5,97 27,13*16,38 110 + = =6,32 (kV) = 6,32 *100% 5,74% 110 = Do tải 1 phụ tải loại 3, chỉ có một đường dây từ nguồn tới tải thì không xét tổn thất điện áp trong chế độ sự cố. − Đối với chế độ sự cố. một mạch của đường dây ngừng làm việc: 2* ( ) sc bt U U kV∆ = ∆ 1 1 % 2* % N T SC N T bt U U − − ∆ = ∆ Tương tự ta có kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 1.5. Bảng 1.5. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 1. Đường dây ΔU BT (kV) ΔU SC (kV) ΔU BT , % ΔU SC , % N-1 6.32 X 5.74 X N-2 9.72 X 8.83 X 10 % *100% bt đm U U U ∆ ∆ = [...]... các máy biến áp đã chọn được ta có bảng tổng hợp các thông số của máy biến áp hạ áp trong bảng sau: Bảng 4.2 Các thông số máy biến áp hạ áp Trạm Loại Sđm Un Số liệu kỹ thuật ΔP ΔP0 I0 (%) Số liệu tính toán R (Ω) X (Ω) ΔQ0 25 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 3 5 6 4 2 1 MBA TPDH32000/110 TPDH32000/110 TPDH32000/110 TPDH32000/110 TDH63000/11 0 TDH63000/11 0 (MVA) (%) (kW) (kW) (kVAr) 32 10.5 145 35... 0.18 34.09 16.19 33.33 14.53 1.66 2.00 63 6.30 0.18 47.62 25.84 44.44 19.37 6.46 7.00 63 6.30 0.49 29 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU T1 0 42.0 0 50.00 27.13 46.67 20.34 6.79 7.00 63 6.30 0.49 Như vậy từ bây giờ ta sẽ tính toán trên số liệu tải đã được bù công suất 30 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của mạng điện Xét đường dây T3-T4: Các thông số của đường dây:... máy biến áp thì một đường dây tạm thời bị mất điện.Vì vậy nó chỉ thích hợp với các trạm biến áp ít phải đóng cắt máy biến áp và chiều dài đường dây lớn Sơ đồ: 27 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU − Đối với các phụ tải cách nguồn cung cấp nhỏ hơn hoặc bằng 70km ta dùng sơ đồ cầu ngoài (máy cắt đặt phía máy biến áp) Trong sơ đồ này.về phía đường dây không có máy cắt mà chỉ có dao cách ly Khi sửa chữa hay... và công suất máy biến áp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc cung cấp điện và yêu cầu của phụ tải Trong chương này ta sẽ lựa chọn máy biến áp và sơ đồ các trạm cho phương án tối ưu nhất đã chọn tức phương án 2 4.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp Hệ thống phụ tải trong mạng điện thiết kế gồm 4 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại III.Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này yêu cầu đặt hai máy biến... N-4 N-5 Chiều dài 12.04 31.91 46.17 Cos φ 0.88 0.88 0.86 P (MW) 29.00 72.00 66.55 Q (MVAr) 15.65 38.86 39.49 S (MVA) 32.95 81.82 77.38 UKN (kV) 94.69 149.33 144.66 Uđm (kV) 110 110 110 14 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU N-1 4-2 5-6 45.89 43.17 5.10 0.84 0.84 0.88 42.00 40.00 31.00 27.13 25.84 16.73 50.00 47.62 35.23 116.28 113.44 97.15 110 110 110 b Chọn tiết diện dây dẫn Kết hợp với các bảng phụ lục... các đoạn đường dây trong mạng điện phương án 3 được cho trong bảng 3.5 Bảng 3.5 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 3 Đường dây ΔUBT (kV) ΔUSC (kV) ΔUBT, % ΔUSC, % 15 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU N-3 N-4 N-5 N-1 4-2 5-6 0.86 3.37 5.50 6.32 5.66 0.39 1.73 6.74 11.00 * * 0.78 0.79 3.06 5.00 5.74 5.15 0.36 1.57 6.13 10.00 * * 0.71 Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường cũng... * J kt 2*1,1 Chọn dây AC  Đoạn đường dây N-T3: Dòng công suất: S = ST 3 + 1, 05* ST 3−T 4 = S= PT 3 P + 1, 05* T 4 CosϕT 3 CosϕT 4 29 30 + 1, 05* = 68, 75( MVA) 0,88 0,88 Dòng điện: 16 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU S 68, 75 = *1000 = 360,84( A) 3U 3 *110 Tiết diện dây dẫn: I 360,84 F= = = 164, 02(mm 2 ) n * J kt 2 *1,1 Chọn dây 2* AC-185 I= Các thông số của dây AC185: R0 = 0,17(Ω / km) X 0 = 0,377(Ω... 62 * R2 = 3*178, 752 *3,32 = 0,32( MW ) ∆Q2 = 3* I 62 * X 2 = 3*178, 752 *3,99 = 0,38( MVAr ) Lại có: & & S5 = S 6 + ∆P2 + j ∆Q2 = 40 + j16, 2 + 0,32 + j 0,38 = 40,32 + j16,58( MVA) 17 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Q 1, 4 & & & S 4 = S5 + ST 3 − j C 2 = 40,32 + j16,58 + 29 + j15, 65 − j = 69,32 + j31,53( MVA) 2 2 0,89 & & Q S3 = S 4 − j C1 = 69,32 + j 31, 43 − j = 69,32 + j 30,99( MVA) 2 2 S3... thiết kế, qua đó đã xác định được điện áp định mức.tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp cho từng phương án cụ thể Các giá trị tổn thất điện áp của các phương án được tổng hợp ở bảng 4.4 18 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Bảng 4.4 Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh Tổn thất điện áp Phương án 1 2 3 ΔUmaxbt% 6.32 5.45 6.32 ΔUmaxsc% 7.34 13.79 10.00 CHƯƠNG 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU... Li Trong đó: − k0i : Giá thành xây dựng một đường dây một mạch.đ/km − Li : Chiều dài đường dây thứ i Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức: ∆A = ∑ ∆Pi max *τ 19 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Trong đó: − ∆Pi max : Tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại − τ : Thời gian tổn thất công suất cực đại Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính như . ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Đồ án Hệ thống cung cấp điện EPU 1 ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Lời nói đầu Đất nước. cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục ở mức độ cao. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max từ 4200 – 4400h. Số liệu các phụ tải: Bảng A. Các dữ liệu