Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng truyền tải và phân phối điện năng

GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối PHẦN A THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN TẢI SVTH: HÀ THANH LONG Trang 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối PHẦN A: THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN TẢI SỐ LIỆU BAN ĐẦU I. VỊ TRÍ NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 10km cho một khoảng chia II. SỐ LIỆU PHỤ TẢI Phụ tải 1 2 3 4 5 Pmax (MW) 25 15 20 20 15 Pmin (%Pmax) 30% Tmax 5500 giờ cos ϕ 0,8 0,75 0,8 0,75 0,8 U đm 22 kV Độ lệch điện áp cho phép 5% Yêu cầu cung cấp điện 2 1 1 1 1 III. SỐ LIỆU NGUỒN Nguồn N1 Pmax (MW) 40 Pmin (MW) 20 Điện áp phụ tải cực đại (đvtđ) 1,03 Điện áp phụ tải cực tiểu (đvtđ) 1,02 Giá tiền 1 kWh điện năng tổn thất: 0.05$/kWh Giá tiền 1 kVAr thiết bò bù: 5$/kVAr SVTH: HÀ THANH LONG Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP N 1 2 3 4 5 1 GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối IV. CÁC YÊU CẦU - Phân tích nguồn, phụ tải - Bù sơ bộ công suất kháng ở các nút - Chọn số lïng và công suất máy biến áp tại các trạm - Tính toán kinh tế kỹ thuật và chọn phương án tối ưu - Sơ đồ nối dây chi tiết - Bù kinh tế giảm tổn thất điện năng - Phân bố công suất, bù cưỡng bức công suất kháng - Phân bố công suất trong tình trạng max, min, sự cố - Điều chỉnh điện áp, chọn đầu phân áp - Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật SVTH: HÀ THANH LONG Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối MỞ ĐẦU PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI SVTH: HÀ THANH LONG Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối I. THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện. Xác đònh phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạng điện như máy phát, đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Vì thế việc phân tích phụ tải chiếm một vò trí hết sức quan trọng cần được thực hiện một cách chu đáo. Việc thu thập số liệu về phụ tải chủ yếu là để nắm vững vò trí và yêu cầu của các hộ tiêu thụ lớn, dự báo nhu cầu tiêu thụ, sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Có nhiều phương pháp dựa trên cơ sở khoa học để xác đònh phụ tải điện. Ngoài ra cũng cần phải có những tài liệu về đặc tính của vùng, dân số và mật độ dân số, mức sống của dân cư trong khu vực, sự phát triển của công nghiệp, giá điện…, các tài liệu về khí tượng, đòa chất, thuỷ văn, giao thông vận tải. Những thông tin này ảnh hưởng đến dự kiến về kết cấu sơ đồ nối dây của mạng điện sẽ lựa chọn. Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện, phụ tải phân ra làm 3 cấp: - Cấp một: bao gồm các phụ tải quan trọng. Việc ngưng cung cấp điện cho các phụ tải này có thể gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng. Vì phải bảo đảm cung cấp điện liên tục, nên các đường dây phải bố trí sao cho vẫn đảm bảo cung cấp ngay cả khi có sự cố trong mạng điện. Chú ý rằng không phải tất cả các thành phần tiêu thụ điện trong phụ tải đều yêu cầu phải cung cấp điện liên tục, vì vậy có thể cắt bớt một phần nhỏ các thành phần không quan trọng của phụ tải để đảm bảo cung cấp trong trường hợp có sự cố nặng nề trong mạng điện. - Cấp hai: bao gồm những phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây giảm sút về số lượng sản phẩm. Vì vậy mức độ đảm bảo cung cấp điện an toàn và liện tục cho các phụ tải này cần được cân nhắc mới có thể quyết đònh được. - Cấp ba: bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Trong trường hợp này không cần phải xét đến các phương tiện dự trử để đảm bảo cung cấp. Tuy phân ra làm ba cấp phụ tải nhưng khi nghiên cứu sơ đồ nên tận dụng các điều kiện đảm bảo mức độ cung cấp điện cao nhất có thể được cho tất cả các phụ tải trong đó kể cả các phụ tải cấp ba. Thời gian sử dụng công suất cực đại T max cho các phụ tải chủ yếu sản xuất như sau : 1 ca : T max = 2400 – 3000 giờ/năm 2 ca : T max = 3000 – 4000 giờ/năm 3 ca : T max = 4000 – 7700 giờ/năm Ngoài ra theo sự phát triển của sản xuất và của hệ thống điện mà việc xác đònh T max phải được xét một cách toàn diện qua liên quan đến qui luật phát triển của phụ tải. Công suất phụ tải dùng để tính toán thiết kế không phải là tổng công suất đặt của các thiết bò trong xí nghiệp, nhà máy, thiết bò gia dụng mà phải kể đến hệ số sử dụng vì không phải tất cả các máy móc đều được sử dụng cùng một lúc mà phụ thuộc vào quá trình công nghệ. Nhiều phương pháp để xác đònh phụ tải tính toán qua các hệ số dựa vào kinh nghiệm hay dựa vào thống kê được đưa ra nhằm có được số liệu tin cậy ban đầu dùng cho thiết kế. Phụ tải tiêu thụ điện thay đổi theo đồ thò phụ tải và số liệu dùng cho tính toán là phụ tải cực đại P max được coi như phụ tải tính toán P tt , vào thời gian thấp điểm phụ tải có trò số P min . SVTH: HÀ THANH LONG Trang 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Ngoài ra do phụ tải cực đại của các phụ tải trong vùng có sự phân tán nghóa là xảy ra không đồng thời nên khi xác đònh phụ tải tổng của toàn mạng điện phải xét đến hệ số đồng thời, từ đó ước tính được khả năng của nguồn cung cấp. II. PHÂN TÍCH NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN Trong thiết kế môn học thường chỉ cho một nhà máy điện cung cấp cho phụ tải trong vùng và chỉ yêu cầu thiết kế từ thanh góp cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện trở đi, nên cũng không cần phân tích về nguồn cung cấp điện. Tuy vậy cũng có thể giả thiết về một loại nguồn cung cấp để giới thiệu cho đồ án. Nguồn đó có thể là lưới điện quốc gia mà mạng điện sắp được thiết kế được cung cấp từ thanh góp của hệ thống, nhà máy nhiệt điện, nhà máy thuỷ điện, giả thiết về nguồn nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, thuỷ năng cho nhà máy thuỷ điện…có sẵn. Nguồn điện được giả thiết cung cấp đủ công suất tác dụng theo nhu cầu của phụ tải với một hệ số công suất được qui đònh. Điều này cho thấy nguồn có thể không cung cấp đủ yêu cầu về công suất phản kháng và việc đảm bảo nhu cầu điện năng phản kháng có thể thực hiện trong quá trình thiết kế bằng cách bù công suất kháng tại các phụ tải mà không cần phải đi từ nguồn. SVTH: HÀ THANH LONG Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: HÀ THANH LONG Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải thông qua mạng điện. Trong phần này xét sơ bộ cân bằng công suất lúc phụ tải cực đại trước khi đề ra phương án nối dây của mạng điện. I.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ cho tần số trong hệ thống được ổn đònh. Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: Σ P F = m Σ P pt + Σ ∆P md + Σ P td + Σ P dt Trong đó : Σ P F – tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của các nhà máy trong hệ thống. Σ P pt – tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu dùng. m – hệ số đồng thời; m = 0.8 – 0.85. Σ ∆P md – tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. Σ P td – tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện. Σ P dt – tổng công suất dự trữ. a/ Xác đònh hệ số đồng thời của một khu vực phải căn cứ vào tình hình thực tế của các phụ tải. đây ta chọn m = 0.8. b/ Theo tài liệu thống kê thì tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp trong mạng cao áp vào khoảng (8% – 10%)m Σ P pt c/ Công suất tự dùng của nhà máy điện được tính theo phàn trăm của (m Σ P pt + Σ ∆P md ) - Đối với nhà máy nhiệt điện: 3 – 7% - Đối với nhà máy thuỷ điện: 1 – 2% d/ Công suất dự trữ của hệ thống: - Dự trữ sự cố thường lấy bằng công suất của tổ máy lớn nhất trong hệ thống điện. - Dự trữ phụ tải dự trù cho phụ tải tăng bất thường ngoài dự báo: 2 –3% phụ tải tổng. - Dự trữ phát triển nhằm đáp ứng phát triển phụ tải 5 – 15 năm sau. Tổng quát dự trữ hệ thống lấy bằng 10 – 15% tổng phụ tải của hệ thống. Trong trường hợp này ta chọn dự trữ là 15%. Trong trường hợp đơn giản ta có thể tính toán cân bằng công suất tác dụng như sau: Σ P F = m Σ P pt + Σ ∆P md Theo số liệu của đề cho ta có: Σ P pt = 25 + 15 + 20 + 20 + 15 = 95 (MW) m Σ P pt = 0.8* 95 = 76 (MW) Chọn Σ ∆P md = 9%m Σ P pt = 9%*76 = 6.84 (MW) Σ P td = 5% (m Σ P pt + Σ ∆P md ) = 5%(76 + 6.84) = 4.142 (MW) Σ P dt = 15% Σ P pt = 15%* 95 = 14.25 (MW) Suy ra công suất phát của các tổ máy: Σ P F = 76 + 6.84 + 4.142 + 14.25 = 101.232 (MW) SVTH: HÀ THANH LONG Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối I.2. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống điện. Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau: Σ Q F + Σ Q bù = m Σ Q pt + Σ ∆Q B + Σ ∆Q L - Σ ∆Q C + Σ Q td + Σ Q dt Trong đó: Σ Q F – tổng công suất kháng phát ra của các nhà máy điện. Σ Q F = Σ P F .tgϕ F m Σ Q pt – tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời. Σ ∆Q B – tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp. Σ ∆Q B = (8 – 12%) Σ S pt Σ ∆Q L – tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây của mạng điện. Ở mạng điện 110KV có thể xem Σ ∆Q L = Σ ∆Q C Σ Q td – tổng công suất kháng tự dùng của hệ thống điện. Σ Q td = Σ P td .tgϕ td Σ Q dt – công suất phản kháng dự trữ của hệ thống. Σ Q dt = (5 – 10%) Σ Q pt Dựa vào số liệu trên ta có: Σ Q F = 101.232*tg(arccos(0.8)) = 101.232*0.75 = 75.924 (MVAr) m Σ Q pt = 0.8* i i pti tgP ϕ . 5 1 ∑ = = 0.8*75.8 = 60.64 (MVAr) Chọn: Σ ∆Q B = 10% ( 22 )()( ptpt QP Σ+Σ ) = 10%*121.535 = 12.15 (MVAr) Σ Q td = Σ P td .tgϕ td = 4.142*0.75 = 3.11 (MVAr) Σ Q dt = 10%* Σ Q pt = 10%*75.8 = 7.58 (MVAr) Suy ra : Σ Q F + Σ Q bù = 60.64 + 12.15 + 3.11 + 7.58 = 83.48 (MVAr) Vậy Σ Q bù = 83.48 - Σ Q F = 83.48 – 75.924 = 7.556 (MVAr) Như vậy ta cần phải đặt thêm thiết bò bù cho hệ thống. Ở đây ta thực hiện tính toán bù sơ bộ cho hệ thống theo nguyên tắc: bù ưu tiên cho các phụ tải ở xa, cosϕ thấp. Công thức bù sơ bộ cho phụ tải thứ I được tính theo biểu thức sau: Q bi = P i (tgϕ i - tgϕ i’ ) Sao cho: Σ Q bi = Σ Q bù Sau khi tính toán bù sơ bộ ta có bảng số liệu: SVTH: HÀ THANH LONG Trang 9 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối STT P (MW) Q (MVAr) Cosϕ Q b Q – Q b S’ cosϕ’ 1 25 18.75 0.8 0 18.75 31.25 0.8 2 15 13.23 0.75 2.25 10.98 18.59 0.81 3 20 15 0.8 1.42 13.58 24.18 0.83 4 20 17.64 0.75 2.82 14.82 24.89 0.8 5 15 11.25 0.8 1.066 10.184 18.13 0.83 Ta có: Σ Q bi = 7.556 (MVAr) SVTH: HÀ THANH LONG Trang 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP [...]... tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối CHƯƠNG II DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT SVTH: HÀ THANH LONG Trang 11 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Những vấn đề đầu tiên cần được giải quyết khi dự kiến các phương án về mặt kỹ thuật: - Lựa chọn điện áp tải điện - Lựa chọn sơ đồ nối dây của mạng điện Sau khi vạch ra một số phương án cần phân. .. THANH LONG Trang 12 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY 1 Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối N1 N1 2 2 3 N1 Phương án 1 N1 3 Phương án 2 2 5 Phương án 3 5 N1 N1 4 4 3 Phương án 6 Phương án 5 Phương án 4 N1 5 N1 2 4 4 3 Phương án 7 Phương án 8 Tính toán cụ thể để so sánh các phương án về mặt kỹ thuật: II.3 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN Đối với mạng truyền tải cao áp ta chọn dây theo... j18.75 – j0.617221 S” = P1” + jQ1” = 25 + j18.132779 (MVA) SVTH: HÀ THANH LONG Trang 26 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY SVTH: HÀ THANH LONG Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Trang 27 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Tổn thất điện áp trên đường dây N1 – 1: P1" r1 + Q1" x1 15 * 7.2726 + 18.132779 * 6.56811 = = 1.886% < 10%... án để tính toán cụ thể so sánh về mặt kỹ thuật II.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN Vì chưa có sơ đồ nối dây cụ thể, sơ bộ ta vẽ một số đường dây hình tia nối từ nguồn đến phụ tải ở xa hoặc có công suất tiêu thụ lớn Cấp điện áp tải điện phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải Có nhiều phương pháp để tìm điện áp tải điện: - Công thức Still : U = 4.34 l + 0.016 P Trong đó : P – công suất truyền tải. .. – 4 1 AC-240 610 500.2 2–3 1 AC-95 335 274.7 3–4 1 AC-95 335 274.7 Phương án 2: Phương án 3: Phương án 4: Phương án 5: Phương án 6: Phương án 7: Phương án 8: SVTH: HÀ THANH LONG Trang 21 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối II.4 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY Công thức tính toán: Dm x0 = 4.10-4.πf.ln (Ω/km): đối với đường dây lộ đơn r' Dm x0 = 4.10-4.πf.ln... LONG Trang 15 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Sb = S3 - Sc = 17.39 + j12.07 (MVA) ⇒ Từ đó ta tính dòng điện trên các đoạn đường dây Dòng điện trên đoạn đường dây N1 – 2: Sa 21.59 = = 113.32 (A) IN1-2max = 3 * U dm 3 * 0.11 Sb = 21.17 (MVA) 113.32 = 113.32 (mm2) 1 Chọn dây AC-120 có dòng điện cho phép Icp = 360 (A) Dòng điện trên đoạn đường... 335 (A) Dòng điện trên đoạn đường dây 4 - 5: Sc 1.83 = = 9.6 (A) I4-5max = 3 * U dm 3 * 0.11 ⇒Fkt = ⇒Fkt = 9.6 = 9.6 (mm2) 1 SVTH: HÀ THANH LONG Trang 18 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Chọn dây AC-70 có dòng điện cho phép Icp = 275 (A) Kiểm tra phát nóng khi có sự cố đứt đường dây N1 – 4: N1 5 4 S5 =15+j10.184 S4 =20+j14.82 Dòng điện sự cố trên... cho một khoảng chia Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ thuộc nhiều yếu tố : số lượng phụ tải, vò trí phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tuyến, sự phát triển của mạng điện Vạch phương án có thể chia ra làm nhiều vùng cung cấp trên đòa hình, đối với phụ tải có yêu cầu liên tục cung cấp cần đưa ra phương án đi dây lộ kép hay mạch vòng đây ta có các phương án cung cấp điện như sau: SVTH:... THANH LONG Trang 17 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Dòng điện trên đoạn đường dây 4 - 5: S5 18.13 = = 95.16( A) I4-5max = 3U dm 3 * 0.11 95.16 ⇒Fkt = 2 *1 = 47.58 (mm2) Chọn dây AC-70 có dòng cho phép Icp = 275 (A) Kiểm tra phát nóng khi đứt một lộ: Isc = 95.16 < 0.82 * 275 = 225.5 (A) g Chọn dây cho phương án 7 + Mạng vòng kín N1 – 4 – 5 – N1:... điện trên các đoạn đường dây Dòng điện trên đoạn đường dây N1 – 2: Sa 28.74 = = 150.85 (A) IN1-2 = 3 * U dm 3 * 0.11 Sa = 150.85 = 150.85 (mm2) 1 Chọn dây AC-185 có dòng điện cho phép Icp = 515 (A) Dòng điện trên đoạn đường dây N1 – 4: Sb 38.91 = = 204.22 (A) IN1-4 = 3 * U dm 3 * 0.11 ⇒Fkt = SVTH: HÀ THANH LONG Trang 19 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và . tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối PHẦN A THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN TẢI SVTH: HÀ THANH LONG Trang 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối PHẦN. VÀ PHỤ TẢI SVTH: HÀ THANH LONG Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH CHÂU DUY Đề tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối I. THU THẬP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH VỀ PHỤ TẢI Phụ tải điện là. tài: Thiết kế mạng truyền tải và phân phối Ngoài ra do phụ tải cực đại của các phụ tải trong vùng có sự phân tán nghóa là xảy ra không đồng thời nên khi xác đònh phụ tải tổng của toàn mạng điện