Báo cáo đồ án môn học 1 thiết kế mạng điện

ĐAMH 1 1 LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trong quá trình sản xuất Quá trình xây dựng, phát triển và hoàn thiện hệ thống điện chiếm một vị trí quan trọ[.]

ĐAMH LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng đời sống sinh hoạt trình sản xuất Quá trình xây dựng, phát triển hồn thiện hệ thống điện chiếm vị trí quan trọng cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước.Thiết kế mạng điện vấn đề quan trọng hệ thống điện, có ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế -kỹ thuật hệ thống điện.Giải đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuật thiết kế, xây dựng vận hành mang lại lợi ích kinh tế nói chung hệ thống điện nói riêng Nhiệm vụ đồ án mơn học gồm nội dung sau đây:  Tính tốn thiết kế đường dây phân phối 22kV  Tính tốn cố ngắn mạch đường dây 22kV  Lựa chọn MBA phân phối cầu chì bảo vệ ĐAMH MỤC LỤC Lời nói đầu…………………………………………………………………… Mục lục……………………………………………………………………… Chƣơng I:Tính tốn thiết kế đƣờng dây phân phối 22kV……………… 1.1 Tổng quan đường dây phân phối…………………………………… 1.2 Tính tốn thiết kế đường dây phân phối………………………………… 1.2.1 Lựa chọn dây dẫn cho phát tuyến chính……………………………….3 1.2.2 Lựa chọn dây dẫn cho nhánh………………………………….… Chƣơng II:Tính tốn ngắn mạch cho đƣờng dây phân phối………………9 2.1 Các thông số hệ thống đường dây………………………………….9 2.1.1 Thông số trạm 110/22kV…………………………………………… 2.1.2 Thông số đường dây 22kV…………………………………………….11 2.2 Tính tốn ngắn mạch………………………………………………………11 2.2.1 Hai máy cắt phân đoạn đóng………………………………………… 11 2.2.2 Hai máy cắt phân đoạn mở…………………………………………….13 2.2.3 Máy cắt phân đoạn 110kV đóng máy cắt phân đoạn 22kV mở… 14 2.2.4 Máy cắt phân đoạn 110kV mở máy cắt phân đoạn 22kV đóng… 15 Chƣơng III:Lựa chọn bảo vệ MBA phân phối………………………… 16 3.1 Lựa chọn công suất MBA phân phối………………………………………16 3.2 Lựa chọn chì FCO bảo vệ MBA phân phối…………………………….16 3.3 Lựa chọn chì FCO bảo vệ cho mạch nhánh…………………………….17 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 19 ĐAMH CHƢƠNG I TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐƢỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22 kV 1.1 Tổng quan đƣờng dây phân phối -Đường dây phân phối đường dây trung điện áp 22kV hay 15kV -Đường dây phân phối gồm phát tuyến cung cấp từ phía hạ áp trạm biến áp phân phối 110/22 kV số đường dây nhánh lấy điện từ phát tuyến -Phát tuyến hay đường nhánh cung cấp cho phụ tải tập trung hay phân bố -Phụ tải cung cấp qua máy biến áp phân phối hạ áp đặt trạm treo, trạm giàn, trạm hay phòng biến điện, điện áp máy biến áp phân phối 22/0.4kV -Yêu cầu thiết kế đường dây phân phối chọn dây thỏa mãn độ sụt áp cho phép -Đường dây phân phối bảo vệ máy cắt đầu nguồn, cầu chì tự rơi phân đoạn cầu dao phân đoạn để tiện cho việc sửa chữa, bảo trì -Mạng phân phối thường có cấu trúc hình tia hay mạch vịng kín bình thường vận hành hở nhằm đảm bảo liên tục cung cấp điện cho khách hang -Dây dẫn dây khơng hay cáp ngầm 1.2 Tính tốn thiết kế đƣờng dây phân phối 22kV Mạng phân phối đồ án mạng hình tia, việc lựa chọn dây dẫn phát tuyến nhánh thực theo độ sụt áp cho phép (lấy độ sụt áp cho phép 5%) 1.2.1 Lựa chọn dây dẫn cho phát tuyến ĐAMH STT 10 11 Đoạn 1-2 2-3 3-4 4-5 2-6 6-7 3-8 8-9 5-11 11-12 12-13 km km km km Khoảng cách 3km km km km km km km Thơng số mạng phân phối 22kV Phát tuyến đoạn từ đến 5, phụ tải với phát tuyến thu gọn sau:  Phụ tải tương đương quy cuối đường dây:  Giả thiết :  Chọn dây AC-120; ( ) Dòng điện tổng: √  Cho khoảng cách trung bình pha đường dây 22 kV : Dtb = 1,2 m: ĐAMH  Hằng số sụt áp:  Sụt áp thực tế:  Lập bảng tính sụt áp phát tuyến chính: STT Đoạn l (km) Stt (KVA) stt (km) 4-5 1700 0,731 0,731 3-4 2600 0,6708 0,6708 2-3 3400 1,1696 1,1696 1-2 4400 1,1352 1,1352 1.2.2 Lựa chọn dây dẫn cho nhánh:  Sụt áp cho phép nhánh 5-13: - Giả thiết - Chọn dây AC-35; : ( ) ĐAMH - Dòng điện tổng: √ - Cho khoảng cách trung bình pha đường dây 22 kV : Dtb = 1.2 m: - Hằng số sụt áp: - Sụt áp thực tế: - Bảng tính sụt áp nhánh 5-13 STT Đoạn l (km) Stt (KVA) stt (km) 13-12 500 0,1863 0,1863 12-11 1500 0,5589 0,5589 11-5 1700 0,31671 0,31671  Sụt áp cho phép nhánh 3-9: ĐAMH - Giả thiết ( ) - Chọn dây AC-16; - để cịn có khả phát triển phụ tải tương lai mà không cần thay đường dây nhánh rẽ Dòng điện tổng: √ - Cho khoảng cách trung bình pha đường dây 22 kV : Dtb = 1,2 m - Hằng số sụt áp: - Sụt áp thực tế: Bảng tính tốn sụt áp nhánh 3-9 STT Đoạn l (km) Stt (KVA) stt (km) 8-9 500 0,78 0,78 3-8 800 0,624 0,624 ĐAMH  Sụt áp cho phép nhánh 2-7: - : Giả thiết ( Chọn dây AC-16; ) để cịn có khả phát triển phụ tải tương lai mà không cần thay đường dây nhánh rẽ - Dòng điện tổng: √ - Cho khoảng cách trung bình pha đường dây 22 kV : Dtb = 1,2 m - Hằng số sụt áp: - Sụt áp thực tế: ĐAMH Bảng tính tốn sụt áp nhánh 2-7 STT Đoạn l (km) Stt (KVA) stt (km) 6-7 500 0,975 0,975 2-6 1000 1,17 1,17 CHƢƠNG II TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TRÊN ĐƢỜNG DÂY PHÂN PHỐI Tính tốn ngắn mạch đường dây nhằm xác định dòng cố trường hợp vân hành hệ thống, giúp ta lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp chỉnh định xác Giá trị dòng ngắn mạch cấp điện áp 22kV tùy thuộc vào trạng thái máy cắt phân đoạn trạm Với dạng sơ đồ trạm sử dụng, ta cần tính giá trị ngắn mạch trường hợp sau:  TH1: Hai máy cắt phân đoạn góp đóng  TH2: Hai máy cắt phân đoạn góp mở  TH3: Máy cắt phân đoạn góp 110kV mở, máy cắt phân đoạn góp 22kV đóng  TH4: Máy cắt phân đoạn góp 110Kv đóng, máy cắt phân đoạn góp 22kV mở Các dạng ngắn mạch thường xảy hệ thống ngắn mạch pha – N(3), ngắn mạch pha – N(2) ngắn mạch pha chạm đất – N(1) Trong dịng ngắn mạch pha dịng có giá trị lớn nên người ta thường dùng dòng việc lựa chọn khí cụ điện 2.1 Các thơng số hệ thống đƣờng dây 2.1.1 Thông số trạm 110/22kV -MBA: Sđm=40MVA, UN%= 12,2% -Chiều dài l=80 (km) -Điện kháng đường dây x0=0.4 (Ω/km) ĐAMH -Công suất ngắn mạch ba pha hệ thống: S(3)N=5300MVA -Có phụ tải phía góp 22 kV có cộng suất 4.4MVA với chiều dài lộ L=15(km) có thơng số phát tuyến đường dây 22kV sau: Loại dây AC-150 Chiều dài (km) 15 ro(Ω/km) xo(Ω/km) 0.2 R(Ω) X(Ω) 4.875 0.325 Chọn công suất bản: Scb=100MVA Chọn điện áp bản: -Phía sơ cấp máy biến áp: Ucb=110kV -Phía thứ cấp máy biến áp: Ucb=22kV Ta tính dịng điện tổng trở bản: -Phía sơ cấp máy biến áp: I cb1  Scb 3.U cb1  100  0.5249 (kA) 3.110 U 2cb1 1102 Z cb1    121 (Ω) Scb 100 -Phía thứ cấp máy biến áp: I cb  Z cb Scb 3.U cb  100  2.6243 (kA) 3.22 U 2cb 222    4.84 (Ω) Scb 100 Từ thông số ta tiến hành tính tốn trở kháng điện kháng: -Hệ thống: x*HT  Scb 100   0, 0189 (đvtđ) S N 5300 -Dây dẫn: 10 ĐAMH x*d  x*d  x0l Scb 100  0, 4.80  0, 2644 (đvtđ) U cb 1102 -Máy biến áp: x*B1  x*B  U N % Scb 12, 2% 100   0,305 (đvtđ) 100 Sdm 100 40 2.1.2 Thông số đƣờng dây 22kV: Đoạn 1-2 1-3 1-4 1-5 Phát tuyến r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) 0.2 0.325 0.2 0.325 0.2 0.325 0.2 0.325 l (km) 10 15 Đoạn 2-6 2-7 l (km) 3-8 3-9 5-11 5-12 5-13 Nhánh r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) 2.06 0.397 2.06 0.397 Nhánh 2.06 0.397 2.06 0.397 Nhánh 0.85 0.37 0.85 0.37 0.85 0.37 R0 (Ω/km) 0.6 1.4 X0 (Ω/km) 0.975 2.275 3.25 4.875 R0 (Ω/km) 6.18 16.48 X0 (Ω/km) 1.191 3.176 4.12 12.36 0.794 2.382 0.85 2.55 4.25 0.37 1.11 1.85 2.2 Tính tốn ngắn mạch 2.2.1 Trƣờng hợp hai máy cắt phân đoạn đóng  Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 110kV x* 1  x*HT  x*d / / x*d  0.0189  0.2644  0.1511 (đvtđ)  Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 22kV x*   x*   x*B1 / / x*B  0.1511  0.305  0.3036 (đvtđ)  Ngắn mạch nút phát tuyến 11 ĐAMH Xét ngắn mạch nút  Tổng trở TTT,TTN đoạn 1-2 phát tuyến Z12  0.6  j 0.975 (Ω) Z *12  Z12 0.6  j 0.975   0.124  j 0.2 (đvtđ) Z cb 4.84  Tổng trở tương đương TTT,TTN tính từ hệ thống đến nút phát tuyến chính: Z *E 2  j (x* )  Z *12  j 0.3036  0.124  j 0.2  0.124  j 0.5036 (đvtđ)   Dòng ngắn mạch pha nút phát tuyến I N (3)  I cb * Z *  2.6243* E 2  5.06  76.16 (kA) 0.124  j 0.5036 Ta thực tính tốn tương tự cho nút cịn lại phát tuyến chính, dịng ngắn mạch pha nút trên phát tuyến 22 kV có kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút IN(3) (kA) 5.06 3.18 2.48 1.8  Ngắn mạch nút nhánh Thông số nhánh Đoạn 2-6 2-7 l (km) 3-8 3-9 5-11 5-12 5-13 Nhánh r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) 2.06 0.397 2.06 0.397 Nhánh 2.06 0.397 2.06 0.397 Nhánh 0.85 0.37 0.85 0.37 0.85 0.37 R0 (Ω/km) 6.18 16.48 X0 (Ω/km) 1.191 3.176 4.12 12.36 0.794 2.382 0.85 2.55 4.25 0.37 1.11 1.85 Ta thực cách tính tương tự nút phát tuyến cho nút nhánh, kết dòng ngắn mạch pha nút nhánh cho kết sau: 12 ĐAMH Điểm NM Nút Nút Nút Nút Nút 11 Nút 12 Nút 13 IN(3) (kA) 1.61 0.7 1.684 0.82 1.58 1.27 1.08 2.2.2 Trƣờng hợp hai máy cắt phân đoạn mở  Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 110kV x*  x*HT  x*d1  0.0189  0.2644  0.2833 (đvtđ)   Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 22kV x*  x*  x*B1  0.2833  0.305  0.5883 (đvtđ)    Ngắn mạch nút phát tuyến Xét ngắn mạch nút  Tổng trở TTT,TTN đoạn 1-2 phát tuyến Z12  0.6  j 0.975 (Ω) Z *12  Z12 0.6  j 0.975   0.124  j 0.2 (đvtđ) Z cb 4.84  Tổng trở tương đương TTT,TTN tính từ hệ thống đến nút phát tuyến chính: Z *E 2  j (x* )  Z *12  j 0.5883  0.124  j 0.2  0.124  j 0.7883 (đvtđ)   Dòng ngắn mạch pha nút phát tuyến I N (3)  I cb * Z *  2.6243* E 2  3.29  81 (kA) 0.124  j 0.7883 Ta thực tính tốn tương tự cho nút cịn lại phát tuyến chính, dịng ngắn mạch pha nút trên phát tuyến 22 kV có kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút IN(3) (kA) 3.29 2.39 1.98 1.53 13 ĐAMH  Ngắn mạch nút nhánh Ta thực cách tính tương tự nút phát tuyến cho nút nhánh, kết dòng ngắn mạch pha nút nhánh cho kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút Nút 11 Nút 12 Nút 13 IN(3) (kA) 1.5 0.69 1.57 0.81 1.41 1.21 1.06 2.2.3 Máy cắt phân đoạn 110kV đóng máy cắt phân đoạn 22kV mở  Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 110kV x* 1  x*HT  x*d / / x*d  0.0189  0.2644  0.1511 (đvtđ)  Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 22kV x*  x*  x*B1  0.1511  0.305  0.4561 (đvtđ)    Ngắn mạch nút phát tuyến Xét ngắn mạch nút  Tổng trở TTT,TTN đoạn 1-2 phát tuyến Z12  0.6  j 0.975 (Ω) Z *12  Z12 0.6  j 0.975   0.124  j 0.2 (đvtđ) Z cb 4.84  Tổng trở tương đương TTT,TTN tính từ hệ thống đến nút phát tuyến chính: Z *E 2  j (x* )  Z *12  j 0.4561  0.124  j 0.2  0.124  j 0.6561 (đvtđ)   Dòng ngắn mạch pha nút phát tuyến I N (3)  I cb * Z * E 2  2.6243*  3.93  79.3 (kA) 0.124  j 0.6561 14 ĐAMH Ta thực tính tốn tương tự cho nút cịn lại phát tuyến chính, dịng ngắn mạch pha nút trên phát tuyến 22 kV có kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút IN(3) (kA) 3.93 2.7 2.19 1.65  Ngắn mạch nút nhánh Ta thực cách tính tương tự nút phát tuyến cho nút nhánh, kết dòng ngắn mạch pha nút nhánh cho kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút Nút 11 Nút 12 Nút 13 IN(3) (kA) 1.57 0.7 1.66 0.83 1.51 1.28 1.1 2.2.4 Máy cắt phân đoạn 110kV mở máy cắt phân đoạn 22kV đóng Trong trường hợp giá trị dòng ngắn mạch giống với giá trị dòng ngắn mạch trường hợp giá trị điện kháng tương đương TTT,TTN đến 22kV với giá trị điện kháng tương ứng trường hợp Ta thực tính tốn cho nút phát tuyến chính, dịng ngắn mạch pha nút trên phát tuyến 22 kV có kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút IN(3) (kA) 5.06 3.18 2.48 1.8 Ta thực cách tính tương tự cho nút nhánh, kết dòng ngắn mạch pha nút nhánh cho kết sau: Điểm NM Nút Nút Nút Nút Nút 11 Nút 12 Nút 13 IN(3) (kA) 1.61 0.7 1.684 0.82 1.58 1.27 1.08 15 ĐAMH CHƢƠNG III LỰA CHỌN VÀ THỰC HIỆN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 3.1 Lựa chọn công suất MBA phân phối Công suất máy biến áp chọn theo công suất phụ tải:  Với trạm biến áp máy: SMBA  S pt  Với trạm biến áp hai máy: S MBA  S pt 1.4 Trong đó: S MBA : Cơng suất định mức máy biến áp S pt : Công suất phụ tải, công suất yêu cầu lớn phụ tải mà người thiết kế cần tính tốn xác định nhằm lựa chọn máy biến áp Tra Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500kV, ta lựa chọn MBA phân phối hai cấp điện áp ABB chế tạo với thông số sau: STT Công suất phụ tải (kVA) Loại phụ tải 200 300 500 900 1000 3 2 Công suất định mức MBA (kVA) 200 315 500 800 800 Số lượng MBA Uđm (kV) Tổn hao không tải (W) Tổn hao ngắn mạch (W) 1 2 22/0.4 22/0.4 22/0.4 22/0.4 22/0.4 530 720 1000 1400 1400 3450 4850 7000 10500 10500 UN % 4 5 3.2 Lựa chọn chì FCO bảo vệ MBA phân phối Điều kiện để chọn cầu chì FCO bảo vệ MBA:  Uđmcc ≥ Ulưới  Iđmcc ≥ Icb  Icắtcc ≥ INM Trong đó:Icb dịng cưỡng bức, tức dịng làm việc cực đại qua thiết bị bảo vệ 16 ĐAMH Vị trí Phụ tải Nút Phụ tải Nút Phụ tải Nút Phụ tải Nút Phụ tải Nút Phụ tải Nút 11 Phụ tải Nút 12 Phụ tải Nút 13 Số lượng MBA Ulưới (kV) SMBA (KVA) IđmMBA (A) Icb (A) IN(3) (kA) 22 500 13.12 13.12 1.61 22 500 13.12 13.12 0.7 22 315 8.27 8.27 1.684 22 500 13.12 13.12 0.82 22 800 21 23.62 2.48 22 200 5.25 5.25 1.58 22 800 21 26.24 1.27 22 500 13.12 13.12 1.08 Kết lựa chọn: Kết ta chọn chì FCO hãng CHANCE (Mỹ) có thơng số sau: Phụ tải Loại cầu chì tự rơi 27kV có điện áp chịu đựng 125 kV Mã số Ulvđm (kV) C710 -211PB C710 -211PB C710 -211PB C710 -211PB C710 -211PB C710 -211PB C710 -211PB C710 -211PB 27 27 27 27 27 27 27 27 Iđm (A) 100 100 100 100 100 100 100 100 IN (kA) 8 8 8 8 3.3 Lựa chọn FCO bảo vệ cho mạch nhánh Ta thực việc lựa chọn FCO tương tự phần trước với điều kiện:  Uđmcc ≥ Ulưới  Iđmcc ≥ Icb  Icắtcc ≥ INM Trong đó: Icb dịng làm việc lớn chạy qua chỗ đặt FCO, tải đạt cực đại INM dòng ngắn mạch sát chỗ đặt BV, xem ngắn mạch nút 17 ĐAMH Vị trí Ulưới (kV) Smax (kVA) Icb (kA) IN(3) (kA) 22 1000 26.24 5.06 22 800 21 3.18 22 1700 44.61 1.8 Nhánh Nút Nhánh Nút Nhánh Nút Kết chọn FCO hãng CHANCE (Mỹ) : Nhánh Loại cầu chì tự rơi 27kV có điện áp chịu đựng 125 kV Mã số Ulvđm(kV) Iđm (A) IN (kA) C710 -211PB 27 100 C710 -211PB 27 100 C710 -211PB 27 100 Kết luận: -MBA phân phối, cầu chì FCO chọn hồn tồn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật 18 ĐAMH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Văn Hiến.Hướng dẫn đồ án môn học 1:Thiết kế mạng điện.Nhà xuất Đại học Quốc Gia TpHCM [2] Nguyễn Hoàng Việt.Thiết kế Hệ thống điện Nhà xuất Đại học Quốc Gia TpHCM [3] Ngô Hồng Quang.Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500kV.Nhà xuất khoa học kĩ thuật 19 ... điện áp chịu đựng 12 5 kV Mã số Ulvđm (kV) C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB C 710 - 211 PB 27 27 27 27 27 27 27 27 Iđm (A) 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0... 500 13 .12 13 .12 1. 61 22 500 13 .12 13 .12 0.7 22 315 8.27 8.27 1. 684 22 500 13 .12 13 .12 0.82 22 800 21 23.62 2.48 22 200 5.25 5.25 1. 58 22 800 21 26.24 1. 27 22 500 13 .12 13 .12 1. 08 Kết lựa chọn: Kết... Nút 11 Nút 12 Nút 13 IN(3) (kA) 1. 5 0.69 1. 57 0. 81 1. 41 1. 21 1.06 2.2.3 Máy cắt phân đoạn 11 0kV đóng máy cắt phân đoạn 22kV mở  Điện kháng tương đương TTT,TTN từ hệ thống đến 11 0kV x* ? ?1  x*HT