đồ án thiết kế lưới điện

003TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC = ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN SINH VIỆN THỰC HIỆN: NGUYỄN TRUNG HIẾU MSV : 20810170385 LỚP :D15TDHHTD2 GIÁO VIÊN : ĐINH QUANG HÙNG THỜI HẠN: 23/8/2022-8/12/2022 HÀ NỘI 12/2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC Chương I: cân công suất hệ thống 1.Phân tích đặc diểm nguồn cung cấp phụ tải a.Nguồn điện cung cấp b.Phụ tải 2.Cân công suất hệ thống điện a.Cân công suất tác dụng b.Cân công suất phản kháng Chương II: lựa chọn phương án hợp lý kinh tế - kĩ thuật 1.Dự kiến phương án nối dây 2.Tính tốn kỹ thuật phương án: a.Phân bố công suất, chọn điện áp định mức mạng b.Chọn tiết diện dây dẫn c.Xác định tổn thất cơng suất cực đại d.Tính tốn kĩ thuật phương án Chương III: lựa chọn số lượng, công suất máy biến áp trạm hạ áp Chương IV: lựa chọn sơ đồ nối điện 1.Chọn sơ đồ nối dây cho trạm 2.Kết luận Sơ đồ trạm sơ đồ hệ thống điện Chương V; phân tích chế độ điển hình hệ thống diện 1.Chế độ phụ tải cực đại 2.Chế độ phụ tải cực tiểu chế độ sau cố Chương VI: tính tốn phương pháp điều chỉnh điện áp nút Tính điện áp nút phụ tải điện áp: a.Chế độ phụ tải cực đại b.Chế độ phụ tải cực tiểu c chế độ sau cố Lựa chọn phương pháp điều chỉnh Chương VII: tính toán giá thành tải điện 1.Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 2.Tổn thất công suất tác dụng lưới điện 3.Tổn thất điện lưới điện 4.Các loại chi phí giá thành 5.Kết luận 6.Kết luận chung Chương I: cân công suất hệ thống 1.Phân tích đặc diểm nguồn cung cấp phụ tải Nguồn điện cung cấp Hệ thống điện có công suất vô lớn nên chọn nút nguồn nút cân công suất nút điện áp sở Điện áp nguồn phụ tải cực tiểu UA=1,05Uđm, phụ tải cực đại UA=1,1Uđm, cố nặng nề UA=1,1Uđm Hệ số công suất trung bình nguồn cosφ=0,85 2.Phụ tải Hệ thống điện cần thiết kế có phụ tải có phụ tải loại có mức đảm bảo cung cấp điện cao nghĩa điện gây hậu nghiêm trọng phụ tải loại có mức đảm bảo cung cấp điện thấp nghĩa điện không gây hậu nghiêm trọng Trong phụ tải có phụ tải có hệ số cos φ = 0,91, phụ tải có hệ số cos φ = 0,8 phụ tải có hệ số cos φ = 0.85 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax= 4400 h hệ số đồng thời m=1 phụ tải đồ thị phụ tải đạt cực đại thời điểm Có phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường (KT) phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp 10kV Phụ tải cực tiểu 65% phụ tải cực đại Từ số liệu phụ tải sau tính tốn giá trị cơng suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu ta lập bảng sau: Phụ tải Ṡmax =Pmax + jQmax (MVA) 23+j11 15+j11,25 19+j11,77 25+j12,1 14+j8,67 20+j9,68 13+j9,75 Smax (MVA) L N-I(km) Cosφ 25,5 18,75 22,35 27,7 16,47 22,2 16,25 50 67,08 50 30 64,03 53,8 70 0,9 0,8 0,85 0,9 0,85 0,9 0,8 Lựa chọn kỹ thuật : _ Chọn cột thép đường dây mạch đặt cột _ Sử dụng đường dây không dây dẫn trần (ĐDTK dây dẫn trần) _ Vật liệu làm dây dẫn dây nhôm lõi thép (AC) _ Máy biến áp Cân công suất hệ thống điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nguồn hệ thống cần phải cung cấp công suất với công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất mạng điện nghĩa cần phải thực cân công suất cung cấp công suất tiêu thụ Dựa vào điều kiện cân công suất ta kiểm tra khả cung cấp điện nguồn trước yêu cầu phụ tải, để sợ định phương án vận hành cho nhà máy điện hệ thống trang thái vận hành phụ tải cực đại, cực tiểu sau cố a.Cân công suất tác dụng cân công suất tác dụng phẩn ánh tần số lưới điện PF: Công suất nguồn phát Ppt:Công suất phụ tải – PF = Ppt => f = fđm – PF> Ppt=> f > fđm – PF < Ppt=> f < fđm Biểu thức cân công suất hệ thống điện : ΣPyc = ΣPF= m ΣPptmaxi + ΣΔPmd + ΣPtd + ΣPdt (1.1) Trong đó: ΣPyc : Tổng cơng suất tác dụng hộ tiêu thụ m: hệ số đồng thời, phản ánh khả đồng thời lúc sử dụng công suất cực đại, thiết kế lấy m=1 ΣPptmaxi : Tổng phụ tải tác dụng cực đại hộ tiêu thụ thứ i ΣΔPmd : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp, ΣΔPmd = 5% m ΣPptmaxi (1.2) ΣPtd: Tổng công suất tự dùng nhà máy điện ΣPdt: Tổng công suất dự trữ hệ thống Song theo yêu cầu đồ án ta có nguồn điện * Xét từ góp cao áp => ΣPtd = 0; ΣPdt= 0, (vì nguồn có cơng suất vơ lớn) Từ (1.1) (1.2) ta có: ΣPHT: = ΣPyc = m ΣPptmaxi + 5% m ΣPptmaxi = 1.(23+15+19+25+14+20+13) + 5%.1.(23+15+19+25+14+20+13 ) =135,45(MW) b.Cân công suất phản kháng Sự cân công suất phản kháng phản ánh điện áp hệ thống điện Nếu công suất phản kháng phát lớn cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng, ngược lại công suất phản kháng phát nhỏ công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Biểu thức cân công suất phản kháng: ΣQHT ≥ Σ Qyc = m Σ Qpt max i + ΔQMBA + ΔQL – QC + Qdt + Qtd Trong đó: ΣQHT: Cơng suất phản kháng nguồn cosφ =0,85 => tanφ = 0,619 ΣQHT = ΣP.tanφ = 135,45 0,619 = 83,84 (MVAr) m ΣQptmaxi : Công suất phản kháng cực đại phụ tải thứ i m: Hệ số đồng thời (m=1) ΣQptmaxi = ΣPptmaxi tan φ = (23+15+19+25+14+20+13).0,619= 79,851 (MVAr) ΔQ MBA : Tổn thất công suất phản kháng máy biến áp ΔQ MBA = 15% ΣQptmaxi = 79,851.15% = 11,97 (MVAr) ΔQL: Tổn thất công suất phản kháng điện cảm đường dây Δ QC: Công suất phản kháng sinh điện dung đường dây Sơ coi: QL= QC Qdt: Công suất phản kháng dự trữ hệ thống Qtd: Công suất phản kháng tự dung nhà máy điện hệ thống *Xét từ góp cao áp nguồn cơng suất vơ lớn, ta coi Qtd = , Qdt =0 Công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu theo: Σ Q yc = m ΣQptmaxi + ΔQ MBA = 79,851 + 11,97 = 91,821 (MVAr) So sánh công suất phản kháng nguồn công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu ΣQHT = 83,84 (MVAr) ΣQ yc = 91,821 (MVAr) ΣQHT < ΣQ yc: Công suất phản kháng nguồn cung cấp bé công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu.Vậy cần bù công suất phản kháng mạng điện thiết kế là: Qb= Σ Q yc – ΣQHT = 91,821– 83,84 = 7,981 (MVAr) Ta phải tiến hành bù ưu tiên cho hộ xa có cosφ thấp Cosφ sau bù (0,8 ÷ 0,9) Phụ tải 7: bù lượng Qb7= 4.281 (MVAr) Qpt7 ’= Qpt7 – Qb7 = 9,75- 4.11= 5,469(MVAr) → cosφ7’= 0,85 Phụ tải 2: bù lượng Qb2= 1,1 (MVAr) Qpt2 ’= Qpt2 – Qb2 = 11,25- 1,1= 10,15(MVAr) → cosφ2’= 0,84 Phụ tải 5: bù lượng Qb5= 2,6(MVAr) Qpt5 ’= Qpt5 – Qb5 = 8,67- 2.6= 6,07(MVAr) → cosφ5’= 0,86 Phụ tải Cosφ’ 0,9 0,84 0,85 0,9 0,86 0,9 0,85 Pmax 23 15 19 25 14 20 13 Q’ sau bù 11 10,15 11,77 12,1 6,07 9,68 5,469 Chương II: lựa chọn phương án hợp lý kinh tế - kĩ thuật 1.Dự kiến phương án nối dây Cơ sở vạch phương án: + Vị trí nguồn phụ tải: Mặt bằng, khoảng cách nguồn phụ tải + Độ tin cậy cung cấp điện : Phụ tải điện loại sử dụng đường dây mạch Phụ tải điện loại sử dụng đường dây mạch + Công suất phụ tải Theo liệu đề tài dự kiến chọn phương án cung cấp điện sau: Phương án 1: Phương án 2: Phương án 3: Phương án 4: Phương án 5: - Sơ đồ hình tia có ưu điểm : Đơn giản sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản; phụ tải không liên quan đến , cố 1một đường dây không ảnh hưởng đến đường dây khác, tổn thất nhỏ sơ đồ liên thông Tuy sơ đồ hình tia có nhược điểm : khảo sát thiết kế thi công nhiều thời gian tốn nhiều chi phí - Sơ đồ liên thơng có ưu điểm khảo sát thiết kế giảm nhiều so với sơ đồ hình tia, thiết bị dây dẫn có chi phí giảm Tuy có nhược điểm cần có thêm trạm trung gian , thiết bị bố trí địi hỏi bảo vệ rơle , thiết bị tự động hoá phức tạp hơn, độ tin cậy cung cấp điện thấp so với sơ đồ hình tia - Mạng kín có ưu điểm độ tin cậy cung cấp cao, khả vận hành lưới linh hoạt, tổn thất chế độ bình thường thấp Tuy nhiên nhược điểm mạng kín bố trí bảo vệ rơle tự động hoá phức tạp, xảy cố tổn thất lưới cao, nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn Yêu cầu chủ yếu mạng điện độ tin cậy chất lượng điện cung cấp cho hộ tiêu thụ Đối với hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng Các hộ tiêu thụ loại III cung cấp điện đường dây mạch Do sau xem xét ưu vvà nhược điểm phương án nối dây, em định lựa chọn phương án phương án để tính tốn tiếp 2.Tính tốn kỹ thuật phương án: a Phân bố công suất, chọn điện áp định mức mạng -Phân bố công suất +Bỏ qua tổn thất công suất phân bố công suất +Phân bố cơng suất mạng điện kín (mạch vịng) thực theo chiều dài đường dây -Chọn điện áp định mức mạng Lựa chọn điện áp đường dây tải điện việc quan trọng lúc thiết kế hệ thống điện ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế kĩ thuật mạng điện Giá trị điện áp định mức lựa chọn có ảnh hưởng tới khả tải hộ tiêu thụ, giá trị tổn thất điện áp tổn thất điện mạng điện Để chọn cấp điện áp hợp lí phải thỏa mãn yêu cầu sau: + Phải đáp ứng nhu cầu mở rộng phủ tải sau + Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải + Điện áp cao tổn thất cơng suất bé, sử dụng kim loại màu(I nhỏ) Nhưng điện ấp cao chi phí xây dựng mạng điện lớn giá thành thiết bị cao Vì phải chọn điện áp định mức cho phù hợp kinh tế kĩ thuật Điện áp định mức phụ thuộc vào : Khoảng cách truyền tải Điện áp định mức có mạng điện Cơng suất truyền tải Dựa vào công thức kinh nghiệm (Still) sau để xác định trị số điện áp định mức mạng điện: U= 4,34 √ L+ 16 P (kV) - lộ đơn (2.1) √ U= 4,34 L+ 16 P (kV) - lộ kép (2.2) L: Là khoảng cách truyền tải (km) P: Là công suất tải (kW) b Lựa chọn tiết diện dây dẫn - Để chọn tiết diện dây dẫn có phương pháp sau: +Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế (ĐDTK lưới cao áp) +Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng(Lưới hạ áp nhà khu công nghiệp) +Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép điện áp (Lưới trung hạ áp) mạng điện 10 kV thực chủ yếu đường dây không.Các dây dẫn sử dụng dây nhôm lõi thép (AC), khoảng cách trung bình hình học dây dẫn pha m (Dtb= 5m) Đối với mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ I max kinh tế dòng điện: Fkt= J kt (2.3) Trong đó: Imax: dịng điện chạy đường dây chế độ phụ tải cực đại(A) (2.4) n: Số mạch đường dây Uđm: Điện áp định mức mạng điện, kV Smax: Công suất chạy đường dây phụ tải cực đại(MVA) Jkt: Mật độ kinh tế dòng điện( A/mm2) Với dây AC Tmax = 4400 h Jkt = 1.1 A/mm2 * Việc sử dụng phương pháp phụ thuộc vào trị số điện áp định mức mạng điện q trình tính tốn cho phương án tìm trị số điện áp định mức mạng điện ta chọn phương pháp để tìm tiết diện dây dẫn * Sau chọn kiểm tra lại điều kiện kỹ thuật +Điều kiện phát nóng lâu dài +Điều kiện vầng quang điện +Điều kiện độ bền c Xác định tổn thất công suất cực đại Tính tổn thất điện áp max mạng điện tổn thất điện áp tính từ nguồn điện tới điểm có điện áp thấp mạch -Chế độ làm việc bình thường ΔUi % = (PiR i + QiXi).100% / Uđm❑2❑ (2.5) Trong đó: Pi ,Qi: Cơng suất tác dụng phản kháng cực đại nhánh thứ i Ri,Xi: Giá trị điện trở, điện kháng nhánh thứ i Uđm: Điện áp định mức mạng điện Ri = n r0 Li Xi = n x0 Li n: số mạch đường dây -Chế độ làm việc cố: (2.6) +Ngừng mạch đường dây mạch ΔUsc max% = 2.ΔUbt max% (2.7) +Ngừng đường dây mạch mạch vòng Các phương án phải thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp chế độ phụ tải cực đại tổn thất điện áp lớn mạng điện cấp điện áp không vượt * Lúc chế độ vận làm việc bình thường: ΔUbt max = 10÷15 % * Lúc chế độ làm việc cố : ΔUsc max = 10÷20 % d.Tính tốn kĩ thuật phương án d.1.Phương án 1: d.1.1 Phân bố công suất, chọn điện áp định mức mạng + Phân bố công suất: Theo sơ đồ dây, phân bố công suất phương án sau ṠHT-1= 23 + j11 (MVA) ṠHT-5= 14 + j6,07(MVA) ṠHT-2= 15 + j10,15(MVA) ṠHT-6= Ṡ6 + Ṡ5= 20 + j9,68 + 14 + j6,07 ṠHT-3= 19 + j11,77(MVA) =34 + j15,75(MVA) ṠHT-4= 25 + j12,1(MVA) ṠHT-7= 13 + j5,469(MVA) + Chọn điện áp định mức mạng Tính điện áp đoạn đường dây theo cơng thức ta có bảng sau: Bảng 2.1 Tính tốn điện áp định mức phương án Đường dây Công suất (Pmax,MW) HT-1 23 HT-2 15 HT-3 19 HT-4 25 HT-5 14 HT-6 34 HT-7 13 Dựa vào bảng trên, ta chọn Uđm=10kV Chiều dài đường dây ( L, km) 50 67,08 50 30 64,03 53,8 70 Điện áp tính theo CT (2.1),(2.2) 66,38 59,36 61,68 65,81 57,58 78,33 72,36 d.1.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn  Theo công thức (2-3) (2-4) ta tính tiết diện dây dẫn chọn theo dây dẫn tiêu chuẩn từ với Dtb= 5(m) tra theo bảng phụ lục 2,3,4 T258-261 sách Thiết kế mạng hệ thống điện ta có thơng số dây dẫn Tồn kết ghi bảng: Kết tính tốn chọn đường dây Lộ HT-1 HT-2 HT-3 HT-4 HT-5 HT-6 HT-7 Li(km) 50 67,08 50 30 64,03 53,8 70 Pmaxi 23 15 19 25 14 34 13 Qmaxi 11 10,15 11,77 12,1 6,07 15,75 5,469 Smaxi 25,5 18,75 22,35 27,7 16,47 38,67 16,25 -Thông số đường dây: Lộ Loại ĐD HT-1 HT-2 HT-3 HT-4 HT-5 HT-6 HT-7 AC-120 AC-95 AC-120 AC-120 AC-95 AC-150 AC-120 Số mạch 2 2 2 Imaxi 110,8 91,18 104,6 121,5 82.57 142,5 129,6 Fi(mm2) 100,7 82,89 95,09 110,45 75,06 129,54 117,86 ChọnĐD AC-120 AC-95 AC-120 AC-120 AC-95 AC-150 AC-120 Icp(A) 380 330 380 380 330 445 380 Li(km) r0 x0 Icp(A) Ri(Ω) Xi(Ω) 50 67,08 50 30 64,03 53,8 70 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,42 0,43 380 330 380 380 330 445 380 6,75 11,06 6,75 4,05 10,56 5,649 18,9 10,75 14,42 10,75 6,45 13,76 11,29 30,1 (Ω/km) 0,27 0,33 0,27 0,27 0,33 0,21 0,27 (Ω/km) -Kiểm tra điều kiện kỹ thuật : +Điều kiện phát nóng cố *Ngừng mạch đường dây mạch, lộ HT-7 đường dây mạch khơng cần kiểm tra Khi đó: Dịng điện cố Isc = 2.Imax   +Điều kiện vầng quang điện Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2 đường dây chọn có F70 mm2 Các đường dây chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang điện +Điều kiện độ bền Các đường dây chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang điện  thỏa mãn điều kiện độ bền - Xác định tổn thất điện áp lớn Theo công thức (2.2) (2.4) với số liệu có ta lập bảng  ... phản kháng Sự cân công suất phản kháng phản ánh điện áp hệ thống điện Nếu công suất phản kháng phát lớn công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng, ngược lại công suất phản kháng phát... thành tải điện 1.Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 2.Tổn thất công suất tác dụng lưới điện 3.Tổn thất điện lưới điện 4.Các loại chi phí giá thành 5.Kết luận 6.Kết luận chung Chương I: cân công suất... tải điện loại sử dụng đường dây mạch + Công suất phụ tải Theo liệu đề tài dự kiến chọn phương án cung cấp điện sau: Phương án 1: Phương án 2: Phương án 3: Phương án 4: Phương án 5: - Sơ đồ hình