ĐỒ án môn học MẠNG điện KHU vực thiết kệ mạng điện cung cấp cho 6 hộ tiêu dùng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN KHU VỰC Giảng viên hướng dẫn : PHAN ĐÌNH CHUNG Sinh viên thực : NGUYỄN PHƯỚC LỢI msv : 1911505120226 HỒ XUÂN TRỰC Lớp : 19D1 ĐÀ NẴNG – 2022 msv : 1911505120257 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT -o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN KHU VỰC Nhóm: Sinh viên: NGUYỄN PHƯỚC LỢI HỒ XUÂN TRỰC Ngày nhận đề: Ngày hoàn thành: I Nhiệm vụ: Thiết kệ mạng điện cung cấp cho hộ tiêu dùng AI Các số liệu cần thiết: Vị trí nguồn phụ tải: Số liệu: Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax hệ sô đồng thời m Tmax=(4500+100xn)h, với n nhóm SV đăng ký, m=1 Điện áp góp cao áp trạm biến áp tăng áp (nguồn A) phụ tải cực đại 1.1Uđm, phụ tải cực tiểu 1.05Uđm, cố 1.1Uđm Hệ số cơng suất góp ln trì 0,8 Giá thành 1kWh điện tổn thất 810đ/kWh, giá thành 1kVAr công suất thiết bị bù 0.32x106đ/kVAr BI Nhiệm vụ thiết kế: Cân công suất hệ thống Xác định sơ công suất phản kháng cần bù theo điều kiện cân công suất phản kháng Đề xuất phương án nối dây mạng điện Tính tốn so sánh phương án đề mặt kỹ thuật: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho hộ tiêu thụ - Tổn thất điện áp lớn lúc làm việc bình thường - Tổn thất điện áp lớn lúc cố - Đảm bảo điều kiện phát nóng dây dẫn Ghi chú: phương án phải có mạch vòng So sánh kinh tế phương án IV thoả mãn mặt kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu Xác định số lượng, dung lượng máy biến áp cho hộ tiêu thụ Vẽ sơ đồ nối dây chi tiết mạng điện thiết kế Xác định dung lượng bù kinh tế cho mạng điện Tính xác phân bố cơng suất tồn mạng điện Kiểm tra cân cơng suất tính tốn bù kỹ thuật (nếu có) Tính tổn thất công suất tổn thất điện tồn mạng điện Tính điện áp nút mạng điện lựa chọn đầu phân áp máy biến áp hộ tiêu thụ Mô phân bố cơng suất cho tồn mạng điện phần mềm, so sánh đánh giá kết tính tốn kết mơ Tính tốn tiêu kinh tế, kỹ thuật mạng điện thiết kế Các vẽ: Sơ đồ nguyên lý nối dây chi tiết mạng điện thiết kế Sơ đồ thay tính tốn năm 2022 Đ N ẵn g, ng ày th SINH VIÊN VIÊN VIÊN HƯỚNG DẪN SINH GIÁO Nguyễn Phước Lợi Trực Đình Chung Hồ Xuân Phan CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CẦN BÙ THEO ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Bảng số liệu phụ tải: Đặc điểm quan trọng trình sản xuất điện sản xuất, truyền truyền, phân phối tiêu thụ điện hệ thống tiến hành đồng thời, khơng thể tích lũy điện sản xuất thành sơ lượng lưu trữ Tại thời điểm ln có cân điện tiêu thụ điện sản xuất, điều có nghĩa thời điểm cần phải có cân công suất tác dụng tác dụng phảng kháng phát với công suất tác dụng phảng kháng tiêu thụ Nếu có cân tiêu chí điện điện áp, tần số bị giảm đi, nặng nề làm tan rã hệ thống điện 1.1 Cân công suất tác dụng: Cơng suất tác dụng có liên quan đến tần số dòng điện xoay chiều Tần số hệ thống thay đổi cân công suất tác dụng hệ thống bị phá vỡ, cụ thể giảm công suất tác dụng phát dẫn đến tần số bị giảm ngược lại Vì thời điểm chế độ xác lập hệ thống điện, nhà máy điện cần phát công suất tác dụng công suất tác dụng hộ tiêu thụ, bao gồm tổn thất hệ thống Phương trình cân cơng suất tác dụng: PHT = Ptt = m Pt + Pmd + Ptd + Pdt (1) Trong đó: - PHT: Tổng cơng suất tác dụng nhà máy điện phát hệ thống - Ppt: Tổng phụ tải tác dụng cực đại hộ tiêu thụ m: Hệ số đồng thời, m = (Đề cho) m Ppt = 1x (P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6) = 1x (18 + 20 + 22 + 30 + 32 + 34) = 156 (MW) Pmd: Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp, thường lấy (5-10)% tổng phụ tải hệ thống Ta chọn: Pmd = (5-10)% m Ppt = 10% x 156 = 15,6 (MW) - Ptd: Tổng công suất tự dùng: Do nguồn điện lấy từ hệ thống vô lớn, nên ta lấy Ptd = - Pdt: Tổng công suất dự trữ hệ thống: Do hệ thống có cơng suất vô lớn, nên ta lấy Pdt = - Vậy: PHT = Ptt = m Ppt + Pmd + Ptd + Pdt = 156 + 15,6 = 171,6(MW) - 1.2 Cân công suất phản kháng: Để đảm bảo chất lượng điện áp đảm bảo hộ tiêu thụ hệ thống điện, ta cần cân lượng công suất phản kháng phát lượng công suất phản kháng phụ tải tiêu thụ, lượng công suất phảng kháng phát lớn lượng cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng ngược lại Phương trình cân công suất phản kháng: QHT + Qb = Qtt = m Qpt + QB + Qdd + Qtd + Qdt - QC (2) Trong đó: - QHT: Tổng cơng suất phản kháng hệ thống điện phát QHT = PHT.tg Ta có: cos = 0,8 tg = 0,75 Do đó: QHT = 171,6 x 0,75 = 128,7 (MVAr) - m: Hệ số đồng thời, m = (Đề cho) - Qpt: Tổng phụ tải phản kháng cực đại mạng điện Qpt = ∑ Pi tgφi i=1 Tính tốn cho hộ phụ tải, ta có: Phụ tải P(MW) Cos Tan Q(MVAr) Qpt = ⟹ = 11,16 +12,4 +16,5 +22,5 +24 +25,5= 112,06 (MVAr) ∑ QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng MBA hệ thống điện, QB = (15-20)% Qpt Ta chọn 20% QB = 20% Qpt = 20% x 112,06 = 22,412 (MVAr) - Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng hệ thống điện: Do điện lấy từ hệ thống vô lớn, nên ta lấy Qtd = (MVAr) - Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống: Do hệ thống có cơng suất vơ lớn, nên ta lấy Qdt = (MVAr) Qdd: Tổng tổn thất công suất phản kháng đoạn đường dây mạng điện QC: Tổng tổn thất công suất phản kháng dung dẫn đường dây sinh Ta xem: Qdd QC Từ (2) ta có: 128,7 + Qb = 112,06 + 22,412 Qb = 5,772 (MVAr) Như vậy, để cân công suất phản kháng, ta cần bù thêm lượng công suất phản kháng cho hệ thống 5,772 MVAr Ta bù ưu tiên cho hộ có cosφ thấp nhất, sau bù cho hộ từ xa đến gần nguồn 1.3 Bù sơ công suất phản kháng: Trên sở ưu tiên bù cho hộ có cos thấp xa ta bù cho hộ: - Hộ số ( cos thấp xa nguồn ) Giả sử sau bù cơng suất phản kháng hệ số cơng suất hộ số 6: cos 6’ = 0,9 tan 6’ = 0,484 Công suất phản kháng bù cho hộ số 6: Qb6 = P6*(tan - tan 6’) = 34x(0,75-0,484) = 9,044 (MVAr) Không thể bù cho hộ đến cos = 0.9, có ta bù hết cho hộ số (Qb6 = Qb = 5,772 MVAr ) Công suất phản kháng hộ số sau bù: Q6’ = Q6 – Qb6 = 25,5 – 5,772 = 19,728 (MVAr) tan 6’ = = = 0.58 cos 6’ = 0.865 Ta xây dựng bảng số liệu phụ tải trước sau bù: Phụ tải Pmax(MW) Qmax(MVAr) Smax(MVA) cos tan Qb(MVAr) Qmax’(MVAr) Smax’(MVA) cos ’ tan ’ CHƯƠNG II ĐỀ XUẤ T HAI PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN; TÍNH TỐN VÀ SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ THUẬT Khi thiết kế hệ thống điện, vấn đề đặt phải lựa chọn phương án kết lưới tối ưu dựa sở so sánh kinh tế, kỹ thuật phương án Việc so sánh phương án mặt kỹ thuật chủ yếu dựa mặt sau: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho hộ tiêu thụ - Tổn thất điện áp lớn lúc làm việc bình thường - Tổn thất điện áp lớn lúc cố - Đảm bảo điều kiện phát nóng dây dẫn Mục đích chủ yếu thiết kế tìm phương án thoả mãn điều kiện Vấn đề cần giải lựa chọn sơ đồ nối dây mạng điện, đồng thời chọn cấp điện áp tải điện 2.1 Đề xuất phương án nối dây mạng điện: 2.1.1 Xác đinh khoảng cách từ nguồn đến phụ tải, phụ tải đến phụ tải: Km A 2.1.2 Xác định phương án nối dây sơ bộ: Khi chọn phương án nối dây mạng điện ta dựa vào tính chất hộ tiêu thụ điện, khoảng cách từ nguồn đến phụ tải quan trọng phương thức vận hành xác định trước công suất nhà máy 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: 2.1.2.1 Phương án 1: 2.1.2.2 Phương án 2: I Fkt = Chọn dây AC – 95 có: maxA J - Icp = 330 (A), r0 = 0,33 ( /Km), x0= 0,397 ( /Km), bo = 2,87.10-6 (S/Km) Nhánh A – : ImaxA2 - Fkt = Chọn dây AC – 150 có: Icp = 445 (A), r0 = 0,21( /Km), x0 = 0,384( /Km), b0 =2,97.10-6 (S/Km) Nhánh – : Imax26 = I Fkt = Chọn dây AC – 185 có: Icp = 510 (A), r0 = 0,17( /Km), x0 = 0,377( /Km), b0 =3,05.10-6 (S/Km) - Nhánh A – : ImaxA3 Fkt = - Chọn dây AC – 150 có: Icp = 445 (A), r0 = 0,21( /Km), x0 = 0,384( /Km), b0 =2,97.10-6 (S/Km) Nhánh A – : ImaxA4 Fkt = max 26 J kt Chọn dây AC – 185 có: Icp = 510 (A), r0 = 0,17( /Km), x0 = 0,377( /Km), b0 =3,05.10-6 (S/Km) - Nhánh – : Imax34 = I Fkt = max 34 J kt Chọn dây AC – 70 có: Icp = 265 (A), r0 = 0,46 ( /Km), x0 = 0,408 ( /Km), b0 =2,79.10-6 (S/Km) Bảng chọn tiết diện dây dẫn Nhán h Imax(A) A–5 104,97 A–1 56,2 A–2 164,9 2–6 206,32 A–3 153,11 A–4 188,05 3–4 8,78 2.3.2.4 - - - Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn lúc cố: Xét trường hợp đứt nhánh đường dây kép nhánh mạch vòng: Nhánh A – + Đứt đường dây đường dây kép A - : Isc = x Imax = x 56,2 = 112,4 (A) Isc ¿ K x Icp = 0.8 x 265 = 212 (A) (Thỏa mãn ) Xét trường hợp đứt nhánh đường dây kép nhánh mạch vòng: Nhánh A – 5: + Đứt đường dây đường dây kép A – : Isc = x Imax = x 104,97 = 209,94 (A) Isc ¿ K x Icp = 0.8 x 330 = 264 (A) (Thỏa mãn ) Nhánh A – – : + Đứt đường dây đường dây kép A – : Isc = x Imax = x 164,9 = 329,8 (A) - Isc ¿ K x Icp = 0,8 x 445 = 356 (A) (Thỏa mãn ) Mạch vòng A – – : + Xét nhánh A – A – đứt : (S❑3+S❑4).103 Isc = Isc ¿ K x Icp = 0,8 x 445 = 356 (A) (Thỏa mãn ) + Xét nhánh A – A – đứt : √3 U Isc = Isc ¿ K x Icp = + Xét nhánh – Isc = Isc ¿ K x Icp = + Xét nhánh – A – đứt : Isc = Isc ¿ K x Icp = Vậy kết thõa mãn điều kiện phát nóng 2.3.2.5 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường: Nhánh A – : = 2.99% Nhánh A – : = 1.37% - Nhánh A – – : + Nhánh A – : =2.63% = 2.79% - U%btA26 = U%btA2 + U%bt26 = 2.63% + 2.79% = 5.42 % Mạch vòng A – – : + Nhánh – : = 0.23% + Nhánh A – : = 2.8% + Nhánh A – : = 2.68% U%bt-max-a34 = 2.8% Vậy tiết diện dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường, tổn thất điện áp lớn mạng nhánh A-2-6 Ubtmax% = 5.42% < 10% => Đạt yêu cầu 2.3.2.6 Kiể m tra tổn thất ện áp lúc c ố: Khi cố đứt mạch đường dây kép: Usc% = Ubt% - Nhánh A – 1: Khi đứt mạch đường dây kép A – : U %A1scA1% = 2* U%btA1 = 2*1.37% = 2.74% - Nhánh A – : Khi đứt mạch đường dây kép A – : U %A2scA2% = 2* U%btA2 = 2*2.63% = 5.26% - - Nhánh A – – : Khi đứt mạch đường dây kép A – : U%A26scA2 %= 2* U%btA2 + U%bt26 = 2*2.63% + 2.79% = 8.05% Mạch vòng A – – : Khi đứt đường dây A – : U%A4scA3% = (P3+ P 4)∗RA +(Q3 +Q4 )∗X A ∗100 % = U2dm ( 22+30)∗0.17∗25+(16.25+22.5 ) ∗0.377∗25∗100 % 110 = 4.97% U%34scA3% = P3∗R34 + Q3∗X34 U ∗100 % dm = 22∗0.46∗26.93+162.5∗0.408∗26.93∗100 % 110 = 3.75% U%A34scA3% = U%A4scA3%+ U%34scA3% = Khi đứt đường dây A – : (P3+ P 4)∗RA 3+(Q3+Q4)∗X A3 U%A3scA4% =U 4.97%+3.75% = 8.72% ∗100 % dm = (22+30)∗0.21∗29.15+(16.25+22.5)∗0.384∗29.15∗100 % 110 =6.23% U%34scA4% = P4∗R34+ Q4∗X34 U ∗100 % dm = 30∗0.46∗26.93+222.5∗0.408∗26.93∗100 % 110 =5.11% U%A34scA4% = U%A3scA4%+ U%34scA4% = 6.23%+5.11% = 11.34% Vậy tiết diện dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc cố, tổn thất điện áp lớn mạng nhánh A-3-4 (khi đứt A – ) Uscmax% = 11.34% < 20% => Đạt yêu cầu Nhánh Loại dây Ubtmax% Uscmax % CHƯƠNG III SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ; PHÂN TÍCH VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Việc định lựa chọn phương án cần phải dựa sở so sánh mặt kỹ thuật - kinh tế Tính kinh tế mạng điện đánh giá thông qua nhiều tiêu, vốn đầu tư ban đầu (K) phí tổn hàng năm (Z) hai tiêu - Vốn đầu tư ban đầu (K), bao gồm chi phí: Vạch tuyến, dựng cột, sứ dây dẫn, mua đất, đền bù giải tỏa chi phí xây lắp So sánh phương án nhằm mục đích chọn phương án tối ưu, phương án kinh tế có phí tổn năm bé vốn đầu tư ban đầu nhỏ - Phí tổn năm (Z) gồm chi phí: khấu hao, sửa chữa, phục hồi mạng điện tiền tổn thất điện năng, tính theo cơng thức sau: Z = (avh + atc).K + ΔA.C Trong đó: + K: Vốn đầu tư mạng điện (chỉ tính vốn đầu tư xây dựng đường dây); lộ kép lấy 1,6 lần vốn đầu tư lộ đơn Đường dây lộ đơn: K = K0.l Đường dây lộ kép: K = 1,6.K0.l K0: Giá thành 1km đường dây l : Chiều dài đường dây ` + avh: Hệ số vận hành đường dây mạng điện (đối với đường dây cột thép, lấy: avh = 4% = 0,04) + atc: Hệ số hiệu vốn đầu tư (lấy Ttc = năm) a tc + ΔA: Tổn thất điện hàng năm ΔA=τ ΔP= P + Q2 r0 l τ U Với : Thời gian tổn thất công suất cực đại, tính theo cơng thức: = (0,124 + Tmax x 10-4)2 x 8760 = (0,124 + 5100 x 10-4)2 x 8760 = 3521,13 (h) P: Tổn thất công suất đường dây; P = n U + C: Giá thành 1kWh điện tổn thất (C = 800đ/kWh = 0,8x106 đ/MWh) Bảng 3.1 Giá tiền 1km đường dây AC (cột thép) (sách Thiết kế mạng hệ thống điện/trang 256) Loại dây K0(106đ/km) 3.1 Phương án 1: 3.1.1 Tính tốn tổn thất điện năng: Tổng tổn thất cơng suất đường dây tính theo cơng thức: ∆ P=ΣΔ Pi P2+Q2 Với: ∆ Pi =n×Ui - i ×r 0i đm ×li Nhánh – 5: P152 P1-5 - = n∗U Nhánh A – : PA-1 = - Nhánh A – : PA-2 = - Nhánh – : P262 P2-6 - Nhánh A – : PA-3 = = n∗U dm dm Nhánh A – : - PA-4 = Nhánh – : P342 P3-4 = n∗U Bảng 3.2 Bảng tổng hợp số liệu tính tốn tổn thất cơng suất phương án Nhánh Loại dây 1–5 A– A– 2–6 A– A– 3–4 AC–95 AC – 150 AC – 150 AC – 185 AC – 150 AC – 185 AC–70 - Tổng tổn thất cơng suất tồn mạng điện: PI = PA-1 + P1-5 + PA-2 + P2-6 + PA-3 + PA-4+ P3-4 = - 3.75186 (MW) Tổn thất điện năm toàn mạng: AI = PI x τ = 3.75186 x 3521.13 = 13210.7868 (MWh) 3.1.2 Vốn đầu tư xây dựng đường dây - Đối với đường dây kép: Kkép = 1,6 (KA-1 x LA-1 + KA-2 x LA-2 + K1-5 x L1-5 ) = 1,6 x 10 x (403 x 25.5 + 403 x 26.93 + 283 x 25.5) = 45353.26 x 10 (đồng) - Đối với đường dây đơn: Kđơn = K2-6 x L2-6 + KA-3 x LA-3 + KA-4 x LA-4 + K3-4 x L3-4 =106 x (441 x 25.5+ 403 x 29.15 +441 x 25 + 208 x 26.93) 39619.39 x 106 (đồng) dm Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng dây dẫn cho mạng điện phương án là: KdI = Kkép + Kđơn =45353.26 x 106 +39619.39 x 106 = 84972.65 x 106 (đồng) 3.1.3 Phí tổn tính tốn năm ZI = (avh + atc).K + A.C = (0,04 + 0,125) 84972.65 x 106 + 13210.7868 x 0,8 x 106 = 24.589 x 10 (đồng) 3.2 Phương án 2: 3.2.1 Tính tốn tổn thất điện năng: Tổng tổn thất công suất đường dây tính theo cơng thức: Với: ∆ Pi = P2+Q2 i n×U - i ∆ P=ΣΔ Pi ×r 0i ×li đm Nhánh – 5: P152 P1-5 - = n∗U Nhánh A – : PA-1 = - Nhánh A – : PA-2 = - Nhánh – : P262 P2-6 - = n∗U dm Nhánh A – : PA-3 = - Nhánh A – : P2A4+Q2A PA-4 = n∗U dm Nhánh – : P342 P3-4 = n∗U dm dm ...ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT -o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN KHU VỰC Nhóm: Sinh viên: NGUYỄN PHƯỚC LỢI HỒ XUÂN TRỰC Ngày nhận đề: Ngày hoàn thành: I Nhiệm vụ: Thiết kệ mạng điện. .. thất điện tồn mạng điện Tính điện áp nút mạng điện lựa chọn đầu phân áp máy biến áp hộ tiêu thụ Mô phân bố cơng suất cho tồn mạng điện phần mềm, so sánh đánh giá kết tính tốn kết mơ Tính tốn tiêu. .. bù cho hộ có cos thấp xa ta bù cho hộ: - Hộ số ( cos thấp xa nguồn ) Giả sử sau bù công suất phản kháng hệ số cơng suất hộ số 6: cos 6? ?? = 0,9 tan 6? ?? = 0,484 Công suất phản kháng bù cho hộ số 6: