bẻ Thiết kế mạng diện

LỜI MỞ ĐẦU -  - Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực cơng nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng khơng ngừng Đặc điểm hệ thống lưới điện truyền tải phân phối cung cấp điện trực tiếp cho người tiêu dùng mạng điện thiết kế phải đảm bảo chất lượng điện ,đáp ứng nhu cầu sử dụng điện nhân dân cơng ty xí nghiệp Mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV phận quan trọng hệ thống điện truyền tải phân phối bị cố ảnh hưởng tới độ tin cậy cung cấp điện toàn hệ thống Để Thiết kế mạng điện đảm bảo yêu cầu kỹ thuật phù hợp vấn đề kinh tế, ta cần tính tốn lựa chọn phương án tối ưu Mặc dù ,tôi cố gắng thời gian kiến thức có hạn nên luận văn tốt nghiệp khó tránh khỏi sai sót Rất mong đón nhận đóng góp q báu từ thây bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh ,tháng 01 năm 2010 Sinh Viên :Nguyễn Thanh Tuyền LỜI CẢM ƠN **  ** Luận văn tốt nghiệp kết trình học tập kết tinh kiến thức q báu mà tơi tích luỹ suốt thời gian học tập Đại Học Tôn Đức Thắng Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp ,tôi nhận nhiều giúp đỡ nhiều người.Tôi xin chân thành biết ơn gởi lời cảm ơn đến: Tồn thể q thầy Khoa Điện –Điện Tử -Trường Đại Học Tôn Đức Thắng tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức giúp đỡ suốt thời gian học tập trường thời gian thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy : Tiến Sĩ –Hồ Văn Hiến Giảng viên Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh người trực tiếp hướng dẫn ln tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Cảm ơn gia đình bạn bè ln ln bên cạnh động viên Mặc dù ,tôi cố gắng thời gian kiến thức có hạn nên luận văn tốt nghiệp khó tránh khỏi sai sót Rất mong đón nhận đóng góp quý báu từ thây cô bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh ,tháng 01 năm 2010 Sinh Viên :Nguyễn Thanh Tuyền NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ĐỀ BÀI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 1- Đường dây nối từ hệ thống đến trạm biến áp 2- Số đường dây cao áp từ cao áp trạm đến trạm khác: đường Phụ tải trạm : Phía hạ áp : - Cơng suất : 14 MW, cosφ = 0.8 - Số đường dây : - Đồ thị phụ tải : Giờ 10 11 12 %Pmax 30 30 30 30 40 50 60 60 60 60 70 70 Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 %Pmax 60 60 60 70 80 80 100 100 60 40 40 30 Nhiệm vụ : - Giới thiệu trạm thiết kế - Xây dựng đồ thị phụ tải cấp điện áp - Chọn cấp điện áp tải điện từ hệ thống trạm - Các phương án sơ đồ trạm – Chọn số lượng công suất máy biến áp - Chọn phương án trạm - Sơ đồ ngun lý - Tính tốn ngắn mạch chọn thiết bị khí cụ - Chọn thiết bị đo lường - Chọn dây cho đường dây cao áp , trung áp , lộ hạ áp, dây dẫn trạm - Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt - Nối đất trạm – Chống sét đánh trực tiếp vào trạm - - ĐỀ BÀI THIẾT KẾT MẠNG ĐIỆN 110 kV I.Vị trí nguồn phụ tải N 10 km/khoảng chia II Số liệu phụ tải Phụ tải Pmax (MW) 14 16 18 15 17 14 Pmin (%Pmax) 40% 40% 40% 40% 40% 40% Tmax 5000 5000 5000 5000 5000 5000 cosφ 0.8 0.75 0.8 0.75 Udm(kV) 22 22 22 22 Độ lệch điện áp cho phép +5% +5% +5% +5% +5% +5% Yêu cầu cung cấp điện LT LT LT LT 0.8 LT 0.75 LT III Số liệu nguồn : Đủ cung cấp cho phụ tải IV.Các yêu cầu : 1- Phân tích nguồn phụ tải 2- Dự kiến phương án mặt kỹ thuật 3- So sánh phương án kinh tế 4- Sơ đồ nối dây mạng điện máy biến áp 5- Bù kinh tế mạng điện 6- Tính tốn xác cân cơng suất kháng 7- Tính tốn điện áp lúc phụ tải cực đại, cực tiểu, cố 8- Điều chỉnh điện áp 9- Các tiêu kinh tế kỹ thuật V Bản vẽ Các phương án khu vực, bảng số liệu so sánh phương án Các tiêu kinh tế kỹ thuật 3- Sơ đồ nguyên lý Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV trạm biến áp110/22kV MỤC LỤC **&** Đề mục Trang Chương Cân công suất kháng hệ thống điện 10 1.1 :Nội dung 10 1.2 :Cân công suất tác dụng 11 1.3 :Cân công suất phản kháng 11 Chương Dự kiến phương án mặt kỹ thuật 14 2.1 Lựa chọn điện áp tải điện 14 2.2 Chọn sơ đồ nối dây mạng điện 15 2.2.1 Phương án khu vực 17 2.2.1.1Chọn dây phương án khu vực 17 2.2.1.2Tính tốn tổn thất sơ phương án 21 2.2.2 Phương án khu vực 24 2.2.2.1Chọn dây phương án khu vực 24 2.2.2.2Tính tốn tổn thất sơ phương án 25 2.2.3 Phương án khu vực 31 2.2.3.1:Chọn dây phương án khu vực 31 2.2.3.2:Tính toán tổn thất sơ phương án khu vực 35 2.2.4 Tính tốn khu vực 39 2.2.4.1Chọn dây khu vực 39 2.2.4.2Tính tốn tổn thất sơ phương án khu vực 41 2.2.5 Tính tốn khu vực GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 44 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV trạm biến áp110/22kV 2.2.5.1Chọn dây phương án khu vực 44 2.2.5.2Tính tốn tổn thất sơ phương án khu vực 44 Chương So sánh phương án kinh tế 49 3.1 Nội dung 49 3.2 :Phí tổn tính tốn hàng năm cho phương án 49 3.2.1 :Phí tổn tính tốn khu vực 49 3.2.2 Phí tổn tính tốn khu vực 52 3.2.3 Phí tổn tính tốn khu vưc 52 Chương Sơ đồ nối dây chi tiết cho mạng điện trạm biến áp 54 4.1 Nội dung 54 4.2 Chọn số lương công suất trạm biến áp 54 4.2.1 Chọn máy biến áp cho phụ tải 54 4.2.2 Chọn máy biến áp cho phụ tải 55 4.2.3 Chọn máy biến áp cho phụ tải 55 4.2.4 Chọn máy biến áp cho phụ tải 56 4.2.5 Chọn máy biến áp cho phụ tải 56 4.2.6 Chọn máy biến áp cho phụ tải 56 Chương Xác định dung lượng bù kinh tế giảm tổn thất điện … 58 5.1 Nội dung 58 5.2 u cầu tính tốn bù kinh tế 58 5.3 Tính tốn bù kinh tế 59 5.3.1 Tính tốn bù kinh tế khu vực 59 5.3.2 Tính tốn bù kinh tế khu vực 61 GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV trạm biến áp110/22kV 5.3.3 Tính tốn bù kinh tế khu vực 62 Chương Tính tốn cân sác cơng suất phản kháng tính toán thiết bị bù cưỡng 65 6.1 Nội dung 65 6.2 Tính tốn cân cơng suất kháng chết độ cực đại 65 6.2.1 Cân công suất kháng cho khu vực 65 6.2.1.1Cơng suất tính tốn nút 65 6.2.1.2Cơng suất tính tốn nút 66 6.2.1.3Phân bố công suất theo tổng trở 68 6.2.2 Cân cơng suất kháng cho khu vực 72 6.2.2.1Tính tốn đường dây kép N-3 72 6.2.2.2Tính tốn đường dây kép N-4 73 6.2.3 Cân công suất kháng cho khu vực 75 6.3 Tính tốn cân cơng suất kháng chế độ 81 6.4 Tính tốn cân công suất kháng chế độ cố 83 Chương Tính tốn sác phân bố cơng suất &điện áp nút 87 7.1 Nội dung 87 7.2 Phần tính tốn 87 7.2.1 Tính tốn tình trạng làm việc chế độ phụ tải cực đại 87 7.2.1.1Quá trình tính ngược 87 7.2.1.2Q trình tính thuận 88 7.2.2 Tính tốn tình trạng làm việc chế độ phụ tải 97 7.2.3 Tính tốn tình trạng làm việc chế độ cố 101 GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV Mã hiệu Điện áp (kV) Fph (kg) Chiều cao sứ h(mm) OFP-24-750KP-Y3 24 750 380 Lực cho phép: Fcp  0.6  Fph  0.6  750  450 kg  Chiều cao góp :4 cm Lực điện động quy đổi : h   38   40 2 Ftt'  Ftt    5.7057   6.00602kg   Fcp  450 kg  38 38 Vạy sứ đỡ chọn thoả mãn 14.7 Chọn BI cấp 22kV Dòng cưỡng phía sơ cấp BI cáp tổng 22 kV: I cb 22  469.75 (A) Dịng xung kích qua sơ cấp BI cáp tổng 22kV: I xk,ha  11.0259 (kA) Thời gian tồn thành phần chu kỳ: Tck  1.5 s Thời gian thời gian tồn thành phần không chu kỳ: Tkck  0.05 s Xung nhiệt dòng ngắn mạch: B N  I nm  1000   Tck  Tkck    4.331  1000  1.5  0.05  29079404 A s  Chọn BI có thông số kỹ thuật sau: Chọn BI Mã hiệu: T 0 - 24 U đm kV  24 Dòng điện định mức (A) Sơ cấp Thứ cấp 6000 Bội số ổn định nhiệt: K nh  GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền Cấp xác cuộn dây Phụ tải định mức 0.5 1.2 I ldd kA  I nh kA / sec  t nh 120 60/3 (Ω) I nh 6000  1 I 1đm 6000 155 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV Bội số ổn định lực điện động: K ldd  I ldd 120000   20 6000 I đm I1d m :dòng định mức phía sơ cấp BI Điện áp định mức: U đm.BI  kV   U HT  23 kV  Dòng điện định mức: I đm.BI  6000A  I cb.22  469.75A Ổn định lực điện dộng:  k ldd  I1 đm  169.7 kA   I xk  11.026kA  Ổn định nhiệt: k nh  I đm 2  t nh  108 kA s  B N  29.079kA s  Chọn phụ tải dụng cụ đo BI mắc vào pha A: Tên dụng cụ đo Phụ tải (VA) Ampe kế Walt kế Var kế Điện kế tác dụng 2.5 Điện kế phản kháng 2.5 Tổng 16 Tổng trở dụng cụ đo: Z dc  S BI 16   0.64 Ω  I tc BI 25 Chiều dài từ tủ BI đến dụng cụ đo 40 m rdd BI  Z đm BI  Z dc  1.2  0.64  0.56   Tiết diện dây tối thiểu: Fdd BI  0.0175  40 0.7   1.25 mm rdd BI 0.56 Chọn dây dẫn có tiết diện mm2 GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 156 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV 14.8 Chọn BU 22kV Cấp điện áp 22kV có tất phát tuyến tới phụ tải dụng cụ đo ứng với đường dây: Tên đồng hồ Phụ tải biến điện áp AB Phụ tải biến điên áp BC VA VA Vôn kế Oát kế 2 VAr kế 2 Cos φ kế 5 Điện kế tác dụng 8 Điện kế phản kháng 12 12 TỔNG 29 31 Phụ tải máy biến điện áp AB: S AB   29  174 VA Phụ tải máy biến điện áp BC: S BC   31  186 VA Chọn máy biến điện áp pha 4MS34 22kV có thơng số sau: Điện áp sơ cấp : U đm sc  22000 Điện áp thứ cấp: U đm thc  100 (kV) (V) Công suất định mức ứng với cấp xác 0.5%: S đm.BU  400 VA  S đm.BU  400 VA   S  PT  174  186  360VA Dòng thứ cấp dây pha a: I a  S AB 174   1.74  A 100 100 Dòng thứ cấp dây pha c: I c  S BC 186   1.86 A  100 100 GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 157 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV Chọn dòng Ia=1.86 A Dòng thứ cấp dây pha b: I b   I c   1.86  3.22 A  Chiều dài từ BU tới tủ dụng cụ đo : 50m Tiết diện dây tói thiểu mạch BU: S  ( I a  I b )  0.0188  50  9.3 0.5 Chọn dây cung cấp từ BU đến dụng cụ đo có tiết diện :10 mm2 14.9 Tình tồn máy biến áp tự dùng Công suất tự dùng : S td  0.4MVA  Chọn cấp điện áp tự dùng 0.4 kV Điện kháng tương đương đến hạ áp : xtd ,  x ht  xt  0.5795 điện kháng tương đương nhìn từ 22kV qui cấp 0.4kV xtd ht  xtd ,ha  0.4 S cb  0.5795  0.4  0.00093   100 Chọn máy biến áp tự dùng có thơng số kỹ thuật sau: Sđm(kVA) Ucao(kV) Uhạ(kV) Un% Pn(kW) P0(kW) 400 22 0.4 5.75 0.84 Điện trở MBA tự dùng quy cấp 0.4kV: R BA  Pn  0.4  1000 5.75  0.4  1000   0.00575 Ω  S 2BA 400 Tổng trở MBA tự dùng quy cấp 0.4kV: Z BA  U n  0.4  10  0.4  10   0.016 Ω  S BA 400 GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 158 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV Trở kháng MBA tự dùng quy cấp 0.4kV: X BA  Z 2BA  R 2BA  0.016  0.00575  0.0149 Ω  Tổng trở tương đương nhìn từ 0.4kV: Z td0.4  R 2BA  X BA  X td ht   0.0057  0.0149  0.000927   0.01687 Ω  2 Dòng định mức MBA phía 0.4kV : I đm 0.4  S đm BA   400   577.35  A Dòng ngắn mạch 0.4kV: I nm 0.4  0.4  Z td 0.4  13.69 kA  Chọn aptomat cung cáp cho phụ tải tự dùng cáp 0.4 kV: 600A GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 159 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV CHƯƠNG 15 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT TRẠM 15.1 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT TỰ NHIÊN số mạch 110kV: n110  điện trở đất đo   120 Ω.m  Điện trở nối đất cột điện : Rcôt  10    Điện trở 1km dây chống sét : r0110  3.7 Ω km Chiều dài khoảng vượt: l kh v110  200 m   Hệ số phụ thuộc dây chống sét : k110  Điện trở dây chống sét: R cs 100  k 110  r0110  l khv 110  0.001  0.74 Ω  Điện trở nối đất hệ “dcs-cột”: R cot 110 R cs c 110  0.5  R cot 110 R cs 110   0.25 10 10 0.5   0.25 0.74  2.3753 Ω  Điện trở tự nhiên phần trạm phía 110kV : R tn 110  R cs c110 2.3753   1.18767 Ω  n 110 15.2 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT NHÂN TẠO 15.2.1 Nối đất mạch vịng Mạch vịng dùng sắt trịn đường kính : d  0.02 m  Chon sâu t=0.8 m Bề dài trạm :63m Bề rộng trạm:47m Chu vi trạm: L=220 m Hệ số hình dáng : l1 63   1.34  K hd th  5.72 l 47 Hệ số mùa vào mùa khơ : k m th  1.6 Điện trở tính toán:  tt  k m th    1.6  120  192 Ω.m  Điện trở mạch vòng : Rmv  K  L2 ρ tt  log hdth  d  t  2 π L GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền   5.72  220  192  ln   0.02  0.8    3.14  220     2.316 Ω  160 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV 15.2.2 Nối đất bổ sung Nối đất bổ sung dạng tia Số tia n tia  ,mỗi tia dài l tia  m tia đóng số cọc : nc  Tia làm sắt trịn đường kính : d tia  0.02 m cọc làm sắt dài : l coc  m Đường kính cọc: d coc  0.03 m Hệ số mùa cọc vào mùa khô: k m c  1.4 Điện trở suất tính tốn theo cọc:  tt  k m c    1.4  120  168 Ω.m  Điện trở tản cọc :      l coc  tt   log d   coc   Rc   l     t  coc     0.5  log   l     t  coc      l coc     l coc   π  l coc         50.2386 Ω  Hệ số mùa tia vào mùa khô: k m tia  1.6 Điện trở suất tính tốn theo tia:  tt   đo  k m tia  120  1.6  192 Ω.m   Điện trở tản tia: R tia   l2     π  l tia   tt   log tia   t  d tia  28.9607 Ω  Hệ số sử dụng tia :  tia  0.92 Hệ số sử dụng cọc:  coc  0.91 Điện trở tản hệ thống tia cọc: R 1tia  coc  R tia  R c 28.96  50.238   14.707 Ω  η tia  R c  η coc  n  R tia 0.92  50.238  0.91   28.96 Hệ số sử dụng tổt hợp cọc tia:   0.83 Điện trở tản tổ hợp tia cọc bổ sung: GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 161 Luận văn tốt nghiệp R bs  Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV R 1tia coc 14.707   8.859 Ω  n tia  η  0.83 Số vị trí nối đất bổ sung: vị trí Điện trở tản tồn hệ thống nối đất bổ sung: R bs tong  R bs 8.859   1.266 Ω  7 Điện trở tản nối đất nhân tạo : Rnt  R m v  R bs tong R m v  R bs tong  2.316  1.266  0.8185 Ω   1Ω  2.316  1.266 Điện trở tản toàn hệ thống nối đất nhân tạo tự nhiên: Rnd  R nt  R tn 0.8185  1.18767   0.4845 Ω   0.5 Ω  R nt  R tn 0.8185  1.18767 15.3 TỔNG TRỞ XUNG CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CÓ NỐI ĐẤT BỔ SUNG 15.3.1 Đối với nối đất mạch vòng Hệ số mùa vào mùa sét : k 'm th  1.25 Hệ số mùa vào mùa khô: k m th  1.6 Điện trở quy đổi nối đất mạch vòngvào mùa mưa : R 'mv  R mv  k 'm th k m th  2.316  1.25  1.81 Ω  1.6 15.3.2 Đối với nối đát bổ sung Hệ số mùa cọc vào mùa sét : k m c  1.15 Hệ số mùa cọc vào mùa sét : k m c  1.4 Hệ số mùa vào mùa sét : k m th  1.25 Hệ số mùa vào mùa khô: k m th  1.6 Điện trở quy đổi nối đất vào mùa mưa : R th  R th  k m th k m th  28.9607  1.25  22.6255 Ω  1.6 Điện trở quy đổi nối đất cọc vào mùa mưa : GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 162 Luận văn tốt nghiệp R c  R c  Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV k m c kmc  50.2386  1.15  41.267 Ω  1.4 Điện trở quy đổi tổ hợp tia cọc vào mùa mưa : R c  R th 41.267  22.6255   11.797 Ω  η th  R c  n c  η c  R th 0.92  41.267   0.91  22.6255 R th c  Điện trở tản qui đổi nối đất bổ sung vào mùa mưa: R bs  R th c n th  η  11.797  7.106 Ω   0.83 15.3.3 Tính tổng trở xung hệ thống nối đất Điện cảm met chiều dài:   l   110 L  0.2   ln  0.31  0.2   ln  0.31  1.79 μH/m   0.01   r  Điện dẫn 1met chiều dài: G0   1   0.0025 Ω.m    R mv  l  1.81  110  Điện cảm tương đương 1mét : L  L 1.79   0.895 μH/m  2 Điện dẫn tương đương mét :  Ω.m G   G   0.0025   0.005 Điện cảm tổng: L  L  l  0.895  110  98.45  μH m   Điện dẫn tổng: G  G   l  0.005  110  0.55  Ω.m  L  G 98.45  0.55   5.492 μ s  π2 3.14 Độ dốc đầu song : τ đs  μ s  Thời : T1  Tỷ số :  Rmv 1.81   0.255 Rbs 7.106 Giải phương trình siêu việt phần mềm Matlab: tgX  0.255X  kết nghiệm X là: X( 1)= X( 2)= X( 3)= X( 4)= 2.51179 5.78949 8.24938 11.29147 GVHD:TS.Hồ Văn Hiến SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền 163 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện 110kV trạm biến áp 110/22kV X( 5)= 14.37226 X( 6)= 17.47326 X( 7)= 20.58605 X( 8)= 23.70614 X( 9)= 26.83113 X(10)= 29.95953 dùng nghiệm X nhỏ :  T1    5.492  3.14 X max    5.6 rad  đs Chỉ có nghiệm X1