THIẾT kế MẠNG điện KHU vực CUNG cấp điện CHO 6 hộ TIÊU THỤ từ THANH góp CAO áp của hệ THỐNG điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN MẠNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ TIÊU THỤ TỪ THANH GÓP CAO ÁP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Người hướng dẫn: PGS NGUYỄN HỮU HIẾU Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN QUÂN Số thẻ sinh viên: 105170058 Nhóm HP / Lớp: 17Nh28A/17D1 Ngành: Kỹ thuật Điện – Điện tử TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI MỞ ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa , đại hóa đất nước ngành cơng nghiệp điện lực giữ vai trị đặc biệt quan trọng, điện nguồn lượng sử dụng lĩnh vực ngành kinh tế quốc dân Khi ta xây dựng nhà máy , khu dân cư, thành phố: Trước tiên ta phải xây dựng hệ thống lưới điện, để cung cấp điện nhằm mục đích phục vụ cho sinh hoạt sản xuất Khi ta xây dựng hệ thống lưới điện vấn đề thiết kế đóng vai trị tối quan trọng, người thiết kế phải cho mạng lưới điện mà thiết kế phải đảm bảo yêu cầu mặt kinh tế lẫn kỹ thuật, phải đề phương án tối ưu kỹ thuật tiếc kieemk kinh tế Để giúp cho ta đạt yêu cầu đó, việc nghiên cứu, thực nhiệm vụ phạm vi môn học “ ĐỒ ÁN MẠNG ĐIỆN ” cho ta kiến thức không nhỏ lĩnh vực hệ thống điện Sau thời gian tìm tịi, học hỏi, với hướng dẫn thầy giáo PGS Nguyễn Hữu Hiếu, em hoàn thành nội dung đồ án môn học giao Tuy nhiên với kiến thức hạn chế, chưa có kinh nghiệm thực tiễn, hẳn nội dung đồ án mơn học mà em hồn thành khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong nhận quan tâm, đạo thầy Em xin chân thành cảm ơn ! Đà nẵng, ngày 05/06/2020 Sinh viên thực Nguyễn Văn Quân Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CẦN BÙ THEO ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Phân tích phụ tải Các số liệu Phụ tải cực đại (MW) Hệ số công suất cosφ Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện Điện áp định mức mạng thứ cấp Gồm có phụ tải (5 hộ tiêu thụ loại I hộ loại III), với tổng công suất: ΣPmax = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 = Hộ loại III có phụ tải, với cơng suất: ΣPIII = 17 (MW) Hộ loại I có phụ tải, với tổng công suất: ΣPI = (MW) Hộ loại I phụ tải quan trọng, có yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao; việc ngừng cung cấp điện thiệt hại lớn kinh tế, ảnh hưởng đến an ninh - trị Vì vậy, để tăng cường khả cung cấp điện, hộ dùng đường dây kép cung cấp hai nguồn mạch vịng kín nối với phụ tải 1.2 Cân công suất hệ thống Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định tồn có cân cơng suất tác dụng công suất phản kháng Cân công suất hệ thống, trước hết xem khả cung cấp tiêu thụ điện hệ thống có cân hay khơng; sau sơ định phương thức vận hành cho nhà máy điện hệ thống trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu cố, dựa cân khu vực, đặc điểm khả cung cấp nhà máy điện Cân công suất tác dụng, trước tiên cần giữ cho tần số bình thường hệ thống, để giữ cho điện áp bình thường cần phải có cân cơng suất phản kháng hệ thống nói chung khu vực nói riêng, thiếu hụt công suất phản kháng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu làm điện áp giảm thấp Mặt khác thay đổi điện áp ảnh hưởng đến thay đổi tần số ngược lại 1.2.1 Cân công suất tác dụng Sự cân công suất tác dụng hệ thống biểu diễn công thức: ΣPF = mΣPpt + Σ∆Pmd + ΣPtd + ΣPdt Trong đó: - m: hệ số đồng thời, m =1 (đề cho) - ΣPpt: tổng phụ tải tác dụng cực đại hộ tiêu thụ m.ΣPpt = 1x(P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6) = 1x(19+21+17+24+22+23) = 126 (MW) - Σ∆Pmd: tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp, thường lấy (5-15)% tổng phụ tải hệ thống Ta chọn: Σ∆Pmd = (5-15)% mΣPpt = 8% x 117 = 10,08 (MW) - ΣPtd: tổng công suất tự dùng hệ thống - ΣPdt: tổng công suất dự trữ hệ thống Trong phạm vi đồ án lấy ΣPtd = 0, ΣPdt = ∑ = 126+10,08=136.08(MW) 1.2.2 Cân công suất phản kháng Cân công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ổn định Cịn đ áp ổn định cần phải có cân công suất phản điện Sự thức: ∑ =∑ Sự cân công suất phản kháng hệ thống biểu diễn công thức: ΣQF + ΣQB = m.ΣQpt + Σ∆QBA + Σ∆Qd + ΣQtd + ΣQdt - Σ∆QC Trong đó: ΣQF = ΣPF*tgϕF cosϕF = 0,8 ⇒ tgϕF = 0,75 ⇒ ΣQF = 136,08*0,75 = 102,06 (MVAr) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu - ∑Qd: Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây - ∑QC: Tổng tổn thất công suất điện dung đường dây sinh (Trong tính sơ ta giả thiết ∑Qd = ∑QC ) - m: hệ số đồng thời, m =1 (Đề cho) - ΣQF: tổng công suất phản kháng phát lưới - ∑Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0) - ∑Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0) Trong đồ án môn học cân công suất từ cao áp trở xuống nên ta cho - ∑Qdt =∑Qtd= - ΣQpt: tổng phụ tải phản kháng cực đại mạng điện ΣQ i=1 Tính tốn hộ phụ tải, ta có: Phụ tải P (MW) 19 Cosφ 0,8 Tanφ Q (MVAr) 0,75 14,25 Spt 23,75  ΣQpt = tgϕi6 Pi =14,25+15,75+14,96+18+16,5+17,25; = 96,71 MVAr, i=1 ΣΔQba: Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp, ΣΔQba = 12%*ΣSpt = 12%*158,91 = 19,06 (MVAr) ⇒ ⇒ ΣQF + ΣQB = 96,71+19,06 = 115,77 (MVAr) ΣQB = 115,77 - ΣQF =115,77- 102,06= 13,71 (MVar) 1.3 Xác định công suất bù sơ Bù sơ ưu tiên cho hộ có cosϕ thấp (bù đến cosϕ = 0,9 ÷ 0,95); cịn thừa lại ta bù ưu tiên cho hộ xa Cơng suất bù cho hộ thứ i tính sau: Qbi = Qi - Qi’ = Pi (tgϕi - tgϕi’) Trong đó: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu + Qi, Pi: công suất hộ thứ i trước bù ‘ + Qi : công suất phản kháng hộ thứ i sau bù + Tgϕi’: tính theo coϕi’ hộ thứ i sau bù Với nguyên tắc trên, ta tiến hành bù sau: + Phụ tải có cosϕ thấp + Phụ tải xa nguồn + Các hộ lại Vậy tiến hành bù cho hộ: 3; 4, đến hộ cịn lại 1.3.1 Cơng suất phản kháng bù cho hộ số Giả sử bù cơng suất phản kháng hệ số cơng suất hộ 3: cosϕ3’ = 0,9 ⇒ tgϕ3’ = 0,4843 Công suất phản kháng bù cho hộ số 3: Qb3 = Q3 – Q3’ = P3(tgϕ3 - tgϕ3’) = 17 x (0,88 - 0,484) = 6,73 (MVAR) 1.3.2 Công suất phản kháng bù cho hộ số Giả sử bù cơng suất phản kháng hệ số cơng suất hộ 4: cosϕ3’ = 0,91 ⇒ tgϕ3’ = 0,455 Công suất phản kháng bù cho hộ số 3: Qb3 = Q3 – Q3’ = P3(tgϕ3 - tgϕ3’) = 24 x (0,75 - 0,455) = 7,08 (MVAR), Phụ tải Pmax (MW) cosϕ tanϕ Qmax (MVAr) Q'b (MVAr) Qmax’(MVAr) cosϕ’ Tanϕ’ Smax’ (MVA) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG THỨC NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 2.1 Dự kiến phương án nối dây mạng điện 2.1.1 Xác định khoảng cách từ phụ tải đến nguồn, phụ tải đến phụ tải Km N 2.1.2 Xác định phương án nối dây sơ Vạch phương án nối dây phải đảm bảo yêu cầu sau: - Phụ tải loại I: phải cung cấp điện liên tục đường dây kép từ hai nguồn - Phụ tải loại III: cho phép cung cấp điện đường dây đơn Cung cấp điện cho phụ tải phải theo đuờng gần để giảm tổn thất công suất tổn thất điện áp Ta có phương án nối dây sau: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu a) Phương án 1: b) Phương án 2: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu c) Phương án 3: 2.1.3 Chọn cấp điện áp tải điện mạng điện Lựa chọn cấp điện áp tải điện quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu kỹ thuật kinh tế mạng điện Trong tính tốn, để xác định cấp điện áp tải điện mạng ta dựa vào công thức kinh nghiệm Still: U = 4,34 L +16P (kV) Trong đó: + L: Chiều dài nhánh (kM) + P: Công suất truyền tải đường dây (MW) + U: Điện áp tải điện đường dây (kV) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 2.1.4 Chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây dẫn nhằm đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật mạng điện Trong phạm vi đồ án ta dùng loại dây AC để tải điện Đối với đường dây điện áp 110kV phải chọn tiết diện dây dẫn từ AC-70 trở lên để giảm tổn thất vầng quang Mạng điện thiết kế mạng điện khu vực có cơng suất truyền tải lớn, điện áp cao, dây dẫn dài, tiết diện dây dẫn tính theo mật độ dịng điện kinh tế Jkt Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4,500h (đề cho) Tra bảng 44/trang 295, ta chọn Jkt = 1,1 [A/mm ] Tiết diện dây dẫn tính theo cơng thức: Fkt = I = J n + Đối với đường dây đơn: n = + Đối với đường dây kép: n = 2.1.5 Kiểm tra phát nóng dây dẫn lúc cố Khi cố đứt dây đường dây kép (không xét trường hợp cố xếp chồng cố đứt đường dây đơn) Dòng điện cố: Iscmax = x IMax So sánh điều kiện: Iscmax ≤ K x Icp Trong đó: + Iscmax: Dịng điện làm việc lúc cố phụ tải cực đại + Icp: Dòng điện làm việc cho phép dây dẫn + K: Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Chọn Tmt = 35 ⇒ K = 0,82 (TL-4/trang 294) Nếu tiết diện dây dẫn chọn khơng thỏa mãn điều kiện ta tăng tiết diện dây dẫn lên thỏa mãn điều thơi 2.1.6 Tính tốn tổn thất điện áp lúc bình thường cố - Tổn thất điện áp tính theo cơng thức: + Đối với đường dây đơn: ∆U bt %= ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.3 Trạm biến áp B4(Hộ loại I): 7.4.3.1 Khi phụ tải cực đại: ( ) =>Chọn đầu phân áp +1 có - Kiểm tra: ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.3.2 Khi phụ tải cực tiểu: ( ) =>Chọn đầu phân áp +2 có - Kiểm tra: ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.3.3 Khi cố đứt đường dây kép N –4 : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân 103 Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu - Chọn đầu phân áp +1 có - Kiểm tra: ( Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn ) 7.3.4 Trạm biến áp B3(Hộ loại III): Phụ tải hộ loại III nên yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Ta có: + + + - Tính chọn đầu phân áp: ( ( =>Chọn đầu phân áp -1 có - ( ) ) ) Kiểm tra: - Khi phụ tải cực đại: - Khi phụ tải cực tiểu: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân ( ) ( ) Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu () 104 () - Khi cố : ( ) Từ (1)&(2) =>Đầu phân áp chọn thỏa mãn yêu cầu 7.3.5 Trạm biến áp B5(Hộ loại I): 7.3.5.1 Khi phụ tải cực đại: =>Chọn đầu phân áp +2 có - Kiểm tra: ( ( ) ) ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.5.2 Khi phụ tải cực tiểu: =>Chọn đầu phân áp +2 có - Kiểm tra: ( ( ) ) ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.5.3 Khi cố đứt đường dây kép N – 5: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 105 - Chọn đầu phân áp có - ( ) Kiểm tra: ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.6 Trạm biến áp B6(Hộ loại I): 7.3.6.1 Khi phụ tải cực đại: =>Chọn đầu phân áp +2 có - Kiểm tra: ( ( ) ) ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.6.2 Khi phụ tải cực tiểu: =>Chọn đầu phân áp +1 có - Kiểm tra: ( ( ) ) ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.6.3 Khi cố đứt đường dây N – 6: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 106 - Chọn đầu phân áp có - ( ) Kiểm tra: ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn 7.3.6.4 Khi cố đứt đường dây N – 1: ( - Chọn đầu phân áp có - ) Kiểm tra: ( ) Vậy đầu phân áp chọn thỏa mãn  Tính lại  Bảng thống kê số liệu tính toán chương Bảng 7.1: Chế độ phụ tải cực đại Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân 107 Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu Trạm BA Bảng 7.2: Chế độ phụ tải cực tiểu (kV) Trạm BA Bảng 7.3: Lúc xảy cố Trạm BA Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 108 CHƯƠNG 8: 8.1 MÔ PHỎNG CỰC ĐẠI Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 109 8.2 MÔ PHỎNG SỰ CỐ MBA 8.3 MÔ PHỎNG CỰC TIỂU Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 110 8.4 MÔ PHONG SỰ CỐ 8.4.1 ĐỨT MỘT CỦA ĐƯỜNG DÂY KÉP, DÂY N6 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 111 8.4.2 ĐỨT MỘT DÂY ĐƯỜNG DÂY DÂY KÉP, DÂY N1 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 112 CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT NHẬN XÉT ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠNG THIẾT KẾ 9.1 Nội dung - Phần cuối thiết kế dự án kinh phí cơng trình tính tốn tiêu kinh tế kỹ thuật – kỹ thuật phân tổng kết , ta chủ yếu tính tốn giá thành giá thành tải điệnthơng qua việc tính tốn tổn thất điện thống kê tiêu kinh tế - kỹ thuật 9.2 Tính tổn thất cơng suất – tổn thất điện tồn mạng điện - Ta tính tốn tổn thất cơng suất & tổn thất điện với tình trạng phụ tải cực đại 9.2.1 Tổn thất công suất tác dụng : 9.2.1.1 Tổn thất công suất tác dụng đường dây ∑ ( ) 9.2.1.2 Tổn thất công suất máy biến áp +Tổn thất sắt (Không tải ): ∑ ( ) + Tổn thất đồng (Tải): ∑ ( ) 9.2.1.3 Tổng tổn thất công suất tác dụng thiết bị bù ∑ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân ( ) Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 113 9.2.1.4 Tổng tổn thất công suất tác dụng ( ) 9.2.1.5 Tổn thất cơng suất % tồn mạng điện chế độ phụ tải cực đại 9.2.2 Tổn thất điện toàn mạng điện - Tổn thất điện tồn mạng điện tính theo cơng thức ( Thời gian tổn thất công suất lớn , t : thời gian máy biến áp làm việc năm Vậy - 2886*( + ) () )+0,319*8760+0,18*2886 =18716,5(MWh) Tổng điện hộ tiêu thụ nhận năm : ( - ) Tổng tổn thất điện toàn mạng điện tính theo % tổng điện cấp cho phụ tải : 9.3 Tính tốn giá thành tải điện - Cơng thức tính tốn phí tổn năm mạng điện : Trong đó: + dùng cột thép lấy + + + : Tổng số vốn đầu tư xây dựng đường dây ( có chương ) ( ): hệ số vận hành trạm biến áp , ( )= 0,1 : Vốn đầu tư xây dựng trạm máy biến áp , Với: giá thành máy biến áp - Ta có giá thành MBA TDH 25000/110 19 ( đồng ), giá thành máy TD 25000/110 rẻ so với giá thành MBA TDH 25000/110 khoảng 1,4 lần Trong mạng điện thiết kế , ta có trạm sử dựng TD 25000/110 cịn lại trạm sử dụng TDH 25000/110 , : Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu ( Với trạm có MBA giá thành gấp 1,8 lần giá thành so với MBA ) 114 Ta có : + c : Giá thành 1kWh điện tổn thất , c = 900đ/kWh= 900000 đ/MWh : Tổng tổn thất điện toàn mạng điện + - Vậy phí tổn năm, mạng điện : Y=0,04 104057,52 - Chi phí tính toán năm : Z Với - ( ) ( ( ) ) : Hệ số định mức hiệu qảu vốn đầu tư , Giá thành truyền tải điện : (đ/kWh) 9.4 Tính tốn giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế độ cực đại - Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải xác định théo công thức : 2,37 (đ/MW) Ta có bảng tổng kết tiêu kinh tế - kỹ thuật trang sau : BẢNGTHỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ STT Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân CÁC CHỈ TIÊU Tổng chiều dài đường dây cần xây dựng Tổng công suất trạm máy biến áp Tổng dung lượng bù Tổng vốn đầu tư xây dựng - 10 11 Tổng phụ tải cực đại Tổng điện truyền tải năm Tổng tổn thất công suất Tổng tổn thất cơng suất tính theo % Tổng tổn thất điện 12 13 14 15 Tổng tổn thất điện tính theo % Giá thành truyền tải điện Giá thành xây dựng MW phụ tải Chi phí tính tốn năm Đường dây Đường dây Đường dây Trạm biến 9.5 Nhận xét ưu – khuyết điểm mạng điện thiết kế 9.5.1 Ưu điểm - Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải , phù hợp với laoij hộ tiêu thụ , thỏa mãn yêu cầu kình tế - kỹ thuật - Về mặt kỹ thuật : Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tổn thất điện áp cho phép , tổn thất điện , đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục cho hộ lại I , Về mặt kinh tế : mạng điện thiết kế có vốn đầu tư thấp , giá thành tải điện thấp , - 9.5.2 Nhược điểm - Ở phạm vi đồ án có nguồn cấp điện nên đọ tin cậy chưa cao Cịn có nhiều hộ xa nguồn nên khả xảy cố tương đối cao Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 116 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 117 ... 2.1.3 Chọn cấp điện áp tải điện mạng điện Lựa chọn cấp điện áp tải điện quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu kỹ thuật kinh tế mạng điện Trong tính tốn, để xác định cấp điện áp tải điện mạng ta... Chọn cấp điện áp - Áp dụng công thức kinh nghiệm Still, ta lập bảng tính sau: Nhánh N-1 N-2 N-4 N-5 N -6 2-3 5 -6 Vì mạng điện thiết kế mạng điện khu vực nên ta chọn điện áp vận hành chung cho toàn... để cung cấp điện nhằm mục đích phục vụ cho sinh hoạt sản xuất Khi ta xây dựng hệ thống lưới điện vấn đề thiết kế đóng vai trị tối quan trọng, người thiết kế phải cho mạng lưới điện mà thiết kế