Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học 2 CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1 1 Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo yêu cầu vận hành ổn định, giả thiết rằng nguồn điện cung c.
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học CHƯƠNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Cân công suất tác dụng Để đảm bảo yêu cầu vận hành ổn định, giả thiết nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải, ta có phương trình cân cơng suất tác dụng là, ([3]) : đó: : Cơng suất tác dụng phát từ nguồn : Công suất tác dụng yêu cầu phụ tải mà: với: m : Hệ số đồng thời, với lưới truyền tải lấy m=1 : Tổng công suất tác dụng chế độ cực đại =P1+P2 +P3 +P4 +P5 +P6 = 33+22+28+27+30+34= 174 (MW) :Tổn thất cơng suất tác dụng mạng điện.Tính sơ lấy 5% tổng cstd phụ tải Ptd : Công suất tự dùng nhà máy điện, Ptd = Pdt : công suất dự trữ mạng điện ta coi hệ thống có công suất vô lớn nên Pdt = (MW) Do giả thiết nguồn điện có cơng suất vơ lớn, công suất tác dụng coi cân 1.2 Cân công suất phản kháng Để lưới điện vận hành ổn định ngồi cân cơng suất tác dụng cịn cần có cân cơng suất phản kháng, với phương trình cân sau ([3]): Trong đó: :Tổng cơng suất phản kháng nguồn phát Tính theo hệ số cơng suất nguồn: Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học (Với ) : Tổng công suất phản kháng yêu cầu phụ tải mà: Với : m: hệ số đồng thời, m=1 : Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại mà: ) ta có bảng sau: Bảng 1.1: Thơng số phụ tải Phụ tải Phụ tải Phụ tải Phụ tải Phụ tải Phụ tải 33 22 28 27 30 34 0,9 0,92 0,9 0,9 0,9 0,9 15,98 9,37 13,56 13,08 14,53 16,47 P(MW) Q(MVAr) đó: QMBA :Tổn thất cơng suất phản kháng trạm hạ áp tính 15%,ta có: QL, QC :Tổn thất cơng suất phản kháng đường dây dung dẫn đường dây sinh chúng cân Qtd ,Qdt :Công suất tự dùng dự trữ nhà máy , Qtd =Qdt=0 Do đó: Vì (MVAr) nên khơng phải bù sơ công suất phản kháng Khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là: + Đoạn N-1: = 55,22 (km) + Đoạn N-2: = 67,62 (km) Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học + Đoạn N-3: = 61,66 (km) + Đoạn N-4: = 65,55 (km) + Đoạn N-5: = 50,36 (km) + Đoạn N-6: = 51,09 (km) Ta có bảng sau: Bảng 1.2: Khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải Đoạn L(km) N-1 55,22 N-2 67,62 N-3 61,66 N-4 65,55 N-5 50,36 N-6 51,09 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KỸ THUẬT 2.1.Lựa chọn sơ đồ cấp điện: Hộ tiêu thụ điện loại I hộ tiêu thụ điện quan trọng, ngừng cung cấp điện gây nguy hiểm đến tính mạng sức khoẻ người, gây thiệt hại nhiều kinh tế, hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn q trình cơng nghệ phức tạp Do phương án cung cấp cho hộ phải thiết kế cấp điện từ hai nguồn (sử dụng đường dây mạch kép mạch vịng kín, trạm biến áp máy) Hộ loại III hộ tiêu thụ yêu cầu cấp từ nguồn, đồ án sử dụng đường dây mạch đơn trạm biến áp máy Dự kiến phương án nối dây: + Phương án 1: Hình 2.1 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học + Phương án 2: Hình 2.2 + Phương án 3: Hình 2.3 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học + Phương án 4: Hình 2.4 + Phương án 5: Hình 2.5 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học 2.2.Chọn cấp điện áp định mức cho hệ thống: - Để chọn điện áp định mức hệ thống ta dựa vào công thức kinh nghiệm (Stile, [3]): Ui= 4,34 (kV,km,MW) đó: Li : khoảng cách từ NĐ đến phụ tải i Pi: công suất truyền tải đường dây đến phụ tải i Sau ta tính chọn điện áp định mức cho mạng hình tia phương án sau sử dụng kết tương tự phương án Ta có bảng số liệu cho đoạn đường dây sau: Bảng 2.1: Số liệu cho đoạn đường dây Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Pi(MW) 33 22 28 27 30 34 Li(km) 55.22 67.62 61.66 65.55 50.36 51.09 U(kV) 104.81 88.90 97.98 96.81 99.95 105.87 Vì điện áp tối ưu nằm khoảng từ 70-170 kV nên điện áp định mức chung cho toàn lưới điện chọn Uđm = 110(KV) 2.3.So sánh phương án mặt kĩ thuật: 2.3.1.Phương án 1: Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học a.Chọn tiết diện dây dẫn: Lưới điện mà ta xét lưới điện truyền tải khu vực, tiết diện dây dẫn lựa chọn theo điều kiện kinh tế ([1]) Dự kiến sử dụng loại dây nhôm lõi thép, ký hiệu AC-ACO-ACSR, đặt đỉnh tam giác có cạnh 5m (thông số tiêu chuẩn) Tiết diện kinh tế tính theo cơng thức sau ([1]): Với Imax: dòng điện lớn chạy qua dây dẫn chế độ phụ tải cực đại Jkt : mật độ dòng điện kinh tế Căn vào tiết diện kinh tế tính để chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất, sau tiến hành kiểm tra điều kiện sau: - Điều kiện vầng quang: theo điều kiện tiết điện dây dẫn chọn phải lớn tiết diện cho phép cấp điện áp: Uđm =110(kV) => Fmin= 70 mm2 - Điều kiện phát nóng: Tiết diện dây dẫn sau chọn phải thoả mãn I sc max< Icp Mà mạng hình tia mạng liên thơng I sc max dòng điện lớn chạy qua dây dẫn xảy cố đứt hai mạch đường dây (khi I sc max= 2.Imax ), cịn mạng kín dịng điện đứt hai đoạn đầu đường dây Ta có: Với Tmax=5000 h ta tra Jkt =1,1A/mm →2 AC-95 10 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Bước 1: Chọn điện áp mạng điện điện áp định mức mạng điện ta có: Bỏ qua G ta có: Tổn thất công suất B1: Công suất trước máy biến áp B1: Tổn thất không tải máy biến áp B1: Cơng suất phía cao máy biến áp B1: Cơng suất điện dung đường dây N-1 sinh ra: Công suất sau tổng trở đường dây N-1: Tổn thất công suất tổng trở đường dây N-1: Công suất trước tổng trở đường dây N-1: Công suất đầu nguồn đường dây N-1: Bước 2: tính xác điện áp nút Tổn thất điện áp đường dây N-1: Điện áp góp cao áp : 39 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Tổn thất điện áp máy biến áp 1: Vậy điện áp góp hạ áp quy điện áp cao là: Ta có bảng tổng kết sau: Đoạn (kV) Uci (kV) (kV) Uhi (kV) N-1 12.50 1-2 1.65 5-3 1.518 6-4 2.36 N-5 6.25 N-6 6.65 108.50 119.35 119.482 118.64 114.75 114.35 12.05 1.58 1.484 2.29 5.73 6.04 96.45 117.78 117.999 116.35 109.02 108.31 Bảng 5.6: Bảng điện áp nút chế độ cố 40 Trường đại học Bách Khoa Hà Nợi Đồ án mơn học Tính tốn tương tự ta bảng sau: Đoạn N-1 1-2 5-3 6-4 N-5 N-6 55+25,35j 22+9,37j 28+13,56j 27+13,08j 58+28,09j 61+29,55j 0,14+3,3j 0,03+0,66j 0,05+1,12j 0,05+1,04j 0,22+4,8j 0,18+4,13j 55,14+28,65j 22,03+10,03j 28,05+14,68j 27,05+14,12j 58,22+32,89j 61,18+33,68j 0,07+0,48j 0,06+0,4j 0,06+0,4j 0,06+0,4j 0,06+0,4j 0,07+0,48j 55,21+29,13j 22,09+10,43j 28,11+15,08j 27,11+14,52j 58,28+33,29j 61,25+34,16j 0,92 0,15 0,28 0,45 0,83 0,85 55,21+28,21j 22,09+10,28j 28,11+14,79j 27,11+14,07j 58,28+32,45j 61,25+33,31j 3,68+7,4j 0,49+0,77j 0,7+0,67j 1,03+0,99j 3,89+7.81j 4,31+8,66j 58,9+35,61j 22,57+11,05j 28,81+15,47j 28,14+15,06j 62,16+40,27j 65,56+41,97j 58,9+34,7j 22,57+10,9j 28,81+15,18j 28,14+14,61j 62,16+39,43j 65,56+41,13j Bảng 5.7:Phân bố dịng cơng suất chế độ cố 41 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Cân công suất phản kháng mạng điện: Tổng công suất yêu cầu nguồn là: Tổng công suất phản kháng theo yêu cầu: Giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng: Tổng cơng suất phản kháng nguồn phát ra: Vì nên ta không cần bù kĩ thuật hành chế độ cố 42 Đồ án môn học Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học CHƯƠNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC HỘ PHỤ TẢI Đảm bảo chất lượng điện áp yêu cầu thiết kế quan trọng Trong tiêu độ lệch điện áp tiêu quan trọng Trong trình vận hành phụ tải thay đổi từ cực tiểu đến cực đại bị cố nặng nề dẫn đến điện áp hạ áp thay đổi vượt giới hạn cho phép ta phải điều chỉnh để đảm bảo điện áp nằm giới hạn cho phép Có nhiều phương pháp điều chỉnh điện áp khác nhau: thay đổi điện áp máy phát nhà máy điện, thay đổi tỉ số điện áp trạm biến áp thay đổi dịng cơng suất phản kháng lưới điện Trong thưc tế lưới điện lớn dùng biện pháp thay đổi điện áp nhà máy điện, việc thay đổi dịng cơng suất phản kháng truyền tải đường dây khó khăn lý bảo đảm ổn định hệ thống, vận hành phức tạp, vốn đầu tư cao Vì phương pháp lựa chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm hạ áp sử dụng rộng rãi để điều chỉnh điện áp trong hệ thống Với yêu cầu điều chỉnh khác thường, độ lệch điện áp góp hạ áp đặt lên phụ tải phải thoả mãn điều kiện: Chế độ phụ tải cực đại : U% = 5% Chế độ phụ tải cực tiểu : U% = 0% Chế độ cố : U% = 0%-5% Như để đảm bảo điện áp điều chỉnh với hộ tiêu thụ loại ta sử dụng máy biến áp có thiết bị điều chỉnh điện áp tải (TCUL) Các máy biến áp có điện áp đầu phân áp Uđm =115kV có phạm vi điều chỉnh 1,78% đầu điều chỉnh Điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn tính chọn theo cơng thức: Trong đó: Ucđm : điện áp định mức phía cao áp n : đầu điều chỉnh thứ n Bảng điện áp số đầu điều chỉnh tiêu chuẩn: 43 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội n U (kV) n U (kV) -9 -8 96,58 -7 Đồ án môn học -6 -5 -4 -3 -2 -1 98,62 100,67 102,72 104,77 106,81 108,86 110,91 112,95 115 117,05 119,09 121,14 123,19 125,24 127,28 129,33 131,38 133,42 Bảng 6.1 Với yêu cầu điều chỉnh thường điện áp hạ áp phải thoả mãn: Chế độ phụ tải cực đại : Chế độ phụ tải cực tiểu : Chế độ cố : Với hộ tiêu thụ hộ loại III nên ta dùng máy biến áp khơng có điều chỉnh điện áp tải Các máy biến áp có U đm=115kV có phạm vi điều chỉnh là: 5% Điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn tính chọn theo cơng thức: Trong đó: Ucđm : điện áp định mức phía cao áp n : đầu điều chỉnh thứ n Bảng điện áp số đầu điều chỉnh tiêu chuẩn: n -2 -1 U(kV) 109,25 112,13 115 117,88 120,75 Bảng 6.2 Xét phụ tải 1: Điện áp quy đổi cao áp góp hạ áp chế độ Smax, Smin cố là: 44 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Điện áp yêu cầu góp hạ áp chế độ là: + Khi phụ tải cực đại Đầu điều chỉnh cuộn dây cao áp phụ tải lớn xác định theo công thức: Với Ta chọn đầu tiêu chuẩn n=0 Điện áp thực hạ áp là: Độ lệch điện áp hạ áp MBA là: Vậy đầu chọn phù hợp + Khi phụ tải cực tiểu Đầu điều chỉnh cuộn dây cao áp phụ tải lớn xác định theo công thức: Với Ta chọn đầu tiêu chuẩn n=5 Điện áp thực hạ áp là: Độ lệch điện áp hạ áp MBA là: Vậy đầu chọn phù hợp + Khi cố 45 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Đầu điều chỉnh cuộn dây cao áp phụ tải lớn xác định theo công thức: Với Ta chọn đầu tiêu chuẩn n=-6 Điện áp thực hạ áp là: Độ lệch điện áp hạ áp MBA là: Vậy đầu chọn phù hợp Tính tương tự cho phụ tải cịn lại ta bảng số liệu sau: + Ở chế độ phụ tải cực đại (max) Phụ tải n 108,44 116,62 115,48 114,80 104,97 106,83 23,1 23,1 23,1 23,1 23,1 23,1 113,61 122,17 120,98 120,27 109,97 111,92 3 -1 22,82 22,91 23,07 22,93 22,90 22,89 3,7 4,1 4,9 4,2 4,1 4,0 Bảng 6.3 + Khi phụ tải chế độ cực tiểu Phụ tải n 112,20 113,71 112,314 110,60 102,50 101,95 22 22 22 22 22 22 123,42 125,09 123,55 121,66 112,75 112,15 5 -1 -1 21,68 21,97 21,70 21,73 21,96 21,84 -1,45 -0,12 -1,35 -1,25 -0,17 -0,71 Bảng 6.4 46 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học + Khi phụ tải chế độ cố Phụ tải n 96,45 117,78 117,999 116,35 109,02 108,31 23,1 23,1 23,1 23,1 23,1 23,1 101,04 123,38 123,62 121,89 114,21 113,47 5 0 22,723 22,758 22,801 22,857 22,941 22,792 3,29 3,44 3,64 3,89 4,28 3,6 Bảng 6.5 47 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học CHƯƠNG CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 7.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện Tổng vốn đầu tư xây dựng xác định theo cơng thức ([1,3]: K = KD+KTBA; Trong đó: KD: Vốn đầu tư xây dựng đường dây( tính chương trước) KD=768,85 (tỉ đ); KTBA: Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp (Tiền mua máy biến áp, máy cắt , dao cách ly , thiết bị bù , BU , BI ….) xác định theo Bảng 4.1 Bảng 4.1 Giá thành xây dựng trạm biến áp 110/22kV (x109đ/km) Loại trạm Một MBA Hai MBA 10 11 20 16 15 28 Công suất định mức (MVA) 20 25 32 19 22 24 35 40 44 40 26 48 63 33 60 Vì ta dùng trạm biến áp trạm hai máy công suất 25 MVA, trạm biến áp có máy cơng suất 25 MVA trạm biến áp hai máy công suất 32 MVA nên ta có: Vậy tổng vốn đầu tư là: K=KD+KTBA=768,85 + 230=998,85 (tỉ đ); 7.2 Tổn thất công suất tác dụng tồn lưới điện Theo kết tính tốn ta có tổng tổn thất cơng suất tác dụng đường dây là: Tổng tổn thất công suất cuộn dây MBA là: Tổng tổn thất công suất lõi thép MBA xác định là: Vậy tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện là: 7.3 Tổn thất điện lưới điện 48 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Với: Do đó: Tổng điện hộ tiêu thụ nhận năm là: Tổn thất điện mạng tính theo % là: 7.4 Tính chi phí giá thành tải điện 7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 7.4.2 Giá thành tải điện 7.4.3 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ vận hành cực đại: 49 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Thứ tự Các tiêu Đồ án môn học Giá trị Đơn vị ∆Ubtmax 7,53 % ∆Uscmax 12,86 % Tổng độ dài đường dây 222,51 km Tổng dung lượng trạm BA 239 MVA Tổng dung lượng bù MVAr Vốn đầu tư: 768,85 109 đ - Trạm biến áp: 230 109 đ Tổng vốn đầu tư 998,85 109 đ Tổng phụ tải max 181,53 MW Tổng tổn thất công suất ∆PΣ 8,44 MW 10 Tổng tổn thất công suất ∆PΣ% 4,65 % 11 Tổng tổn thất điện ∆AΣ 30785 MWh 12 Tổng tổn thất điện ∆AΣ% 3,39 % 13 Giá thành mạng điện MW 5,50 109 đ/MW 14 Phí tổn vận hành hàng năm 90,29 109 đ - Đường dây 15 Giá thành tải điện 99,48 đ/kWh TỔNG KẾT CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 50 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học Bảng 7.1 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bách Lưới điện và Hệ thống điện Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà Nội - 2009 Trần Bách Tối ưu hoá chế độ hệ thống điện Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội, 2003 Nguyễn Văn Đạm Thiết kế các mạng và Hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004 Nguyễn Văn Đạm Mạng lưới điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà Nội 1999 Đỗ Xn Khơi Tính toán và Phân tích hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2012 Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hòa, Đào Kim Hoa Phần điện Nhà máy điện và Trạm biến áp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999 51 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án mơn học Nguyễn Phiệt Quá trình quá độ điện từ hệ thống điện Trường Đại học Bách khoa - Khoa Đại học chức xuất Hà Nội, 1969 Ngô Hồng Quang Thiết kế cung cấp điện Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - Hà Nội, 2001 52 ... tổng kết ta thấy phương án phương án có giá trị chênh lệch 3% nên coi giá trị tương đương nhau, nhiên phương án có tổn thất ΔU sc,% nhỏ phương án nên ta chọn phương án phương án tối ưu để thiết kế. .. áp máy phát nhà máy điện, thay đổi tỉ số điện áp trạm biến áp thay đổi dịng cơng suất phản kháng lưới điện Trong thưc tế lưới điện lớn dùng biện pháp thay đổi điện áp nhà máy điện, việc thay đổi... Nội Đồ án môn học CHƯƠNG TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN 5.1.Trạng thái phụ tải cực đại: Nhằm mục đích kiểm tra khả làm việc lưới điện thiết kế, cần xác định phân bố công suất điện