Thiết kế mạng điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp - Lưới điện - Thiết kế mạng điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 Thiết kế mạng điện khu vực Chơng I. Phân tích nguồn và phụ tải. Các số liệu về nguồn và phụ tải: 1- Sơ đồ địa lý: 2. Những số liệu về nguồn cung cấp: a) Hệ thống: - Hệ thống (giả thiết) có công suất vô cùng lớn . - Cos = 0,85 - Điện áp định mức trên thanh góp: U dm = 110 kV b)Nhà máy NĐ: - Có 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 55 MW. - Hệ số công suất Cos = 0,85 - Điện áp định mức thứ cấp : Uđm = 10,5 kV Nh vậy, tổng công suất định mức của NĐ bằng 4*55 = 220 MW. Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện thờng bằng (80 ữ 90)%P đm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% P đm nghĩa là: P kt = 85%P đm Do đó khi phụ tải cực đại, cả bốn máy phát vận hành nên có tổng công suất là: Trang 1 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 P kt = 85 *4*55 187 100 MW= Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến một máy phát để bảo dởng, nên công phát của nhà máy là: P kt = 85 *3*55 140,25 100 MW= Khi sự cố một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát 100% P đm nh vậy: P F = 3*55=165MW Phần công suất thiếu trong chế độ vận hành sẽ đợc cung cấp từ hệ thống. 3. Những số liệu về phụ tải: Có tất cả là 9 phụ tải bao gồm 8 phụ tải loại I và một phụ tải loại III.Thời gian sử dụng phụ tải cực đại là T max =5000 h. Các phụ tải loại I yêu cầu điều chỉnh ở điên áp khác thờng và các phụ tải loại III yêu cầu điều chỉnh ở điện áp thờng. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của trạm hạ áp bằng 10 kV. Phụ tải tiêu thụ cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại. Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu đợc ghi trong bảng sau: Phụ tải Số liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max (MW) 35 34 38 45 38 30 32 26 38 P min (MW) 21 20,4 22,8 27 22,8 18 19,2 15,6 22,8 Cos 0,86 0,84 0,88 0,92 0,88 0,87 0,88 0,89 0,85 Q max (MVAr) 20,77 21,96 20,51 19,17 20,51 17 17,27 13,32 23,55 Q min (MVAr) 12,46 13,18 12,31 11,5 12,31 10,2 10,36 7,99 14,13 Loại hộ phụ tải I III I I I I I I I Yêu cầu ĐCĐA KT T KT KT KT KT KT KT KT Điện áp thứ cấp 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Chơng II Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng I. Cân bằng công suất tác dụng: Phơng trình cân bằng: P HT +P kt = mP PT + P md + P td + P dt Trong đó: Trang 2 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 P kt : Tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện. P kt = MW18755*4* 100 85 = P PT : Tổng công suất của phụ tải. P PT = 316 MW m: Hệ số đồng thời m = 1 P md : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và trong máy biến áp lấy trong khoảng (5 ữ 10)% P PT , ở đây ta lấy 10% Vậy P mđ =316. 10% = 31,6 MW P td : Tổng công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện từ (8-14)% ở đây ta lấy 10% , P td = 10% . 187 = 18,7 MW. P dt : Tổng công suất dự trữ của mạng điện ,trong trờng hợp này hệ thống có công suất(giả thiết) vô cùng lớn cho nên công suất dự trữ sẽ đợc lấy ở hệ thống, do đó có thể xem P dt = 0. Phơng trình cân bằng công suất tác dụng sẽ là: P HT + P kt = mP PT + P mđ + P tđ + P đt P HT + 187 = 316 + 31,6 + 18,7 + 0 P HT = 366,3 - 187 = 179,3 MW II. Cân bằng công suất phản kháng: Cân bằng công suất phản kháng đợc biểu diễn bằng phơng trình sau: Q HT + Q FNĐ + Q b = mQ PT + Q B + Q L - Q C + Q td +Q dt Trong đó: Q kt :Tổng công suất phản kháng kinh tế phát ra bởi nhà máy nhiệt điện : Q NĐ =P NĐ *tg = 187*0,619 = 115,753 MVAr Q HT : Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp. Q HT = P HT * tg = 179,3 * 0,619 = 110,99 MVAR Q PT :Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại: Q PT = P PT tg =Q imax = 174,06 MVAr Q B : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA trong hệ thống có thể lấy = 10% Qpt Q B = 174,06*10% = 17,406MVAr Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 Q L : Tổng công suất phản kháng trên các đoạn đờng dây của mạng điện. Q C : Tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây sinh ra, khi đánh giá sơ bộ có thể coi : Q L =Q C Q td : Tổng công suất phản kháng tự dùng của NMĐ, ở đây hệ số cos đợc lấy bằng 0,75 Q td = P td tg = 187* 0,88 = 16,46 MVAr Q dt : Công suất phản kháng dự trữ của hệ thống, do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên công suất phản kháng dự trữ sẽ đợc lấy ở hệ thống ,do đó có thể xem P dt = 0. Q b : Tổng công suất phản kháng của thiết bị bù : Vậy, công suất bù phản kháng yêu cầu cho mạng điện này là: Q b = - Q HT - Q N + m Q PT + Q B + Q L - Q C + Q td +Q dt = - 110,99 115,753+ 174,06+17,406+ 16,46 = - 18,817 MVAr Q b < 0 , Vậy ta kết luận : mạng điện không phải bù công suất phản kháng. Chơng III. chọn điện áp vận hành 1) Nguyên tắc chọn: Chọn đợc điện áp phù hợp sẽ giảm đợc tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện, giảm chi phí vật liệu dây dẫn, đồng thời tạo điều kiện tốt để phát triển mạng điện trong tơng lai, và nh vậy sẽ chọn đợc chi phí xây dựng phù hợp. 2) Chọn điện áp vận hành: sử dụng công thức gần đúng tính điện áp truyền tải theo chiều dài đờng dây và công suất truyền tải nh sau: U = 4,34 16 ( )L P KV+ Trong đó: L: khoảng cách giữa NMĐ và phụ tải ( Km). P: công suất của phụ tải (MW). Sau đây ta chọn cấp điện áp cho một phơng án mạng hình tia, các phơng án sau sử dụng kết quả tơng tự của phơng án này. Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 a. sơ đồ b. chọn điện áp vận hành.P Dựa vào công thức tổng quát đã giới thiệu ở trên, ta tính đợc các giá trị điện áp gần đúng của các phụ tải, kết quả tính toán đơc ghi trong bảng 1. Riêng với phụ tải 4 đợc tính nh sau: ( ) 10%( ) 5 7 5 7 3 6 8 3 6 8 4 P P P P P P P P P P P P P N vh td = + + + + + + + + P N-4 = 187 (38+30+32+26+38)10%.(38+30+32+26+38) 18,7 =- 12,1MW Đoạn HT - 4: P H-4 = P 4 + P N4 = 12,1 +45= 57,1MW Bảng 1: Đoạn L(km) P(MW) U Tính Toán (kV) HT 1 55,04 35 107,77 HT 2 87,2 34 110,69 HT 4 73,98 57,1 136,38 HT 9 67,48 38 112,85 NĐ - 3 62,12 38 112,30 NĐ - 4 72,6 12,1 70,69 NĐ - 5 58,00 38 112,10 NĐ - 6 101,8 30 104,81 NĐ - 7 79,92 32 105,54 NĐ - 8 89,00 26 97,54 Vậy, ta chọn điện áp chung cho toàn mạng là: U=110KV. Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 Chơng IV. các phơng án nối dây của mạng điện lựa chọn phơng án hợp lý 1. Những yêu cầu chính đối với mạng điện: - Cung cấp điện liên tục - Đảm bảo chất lợng điện năng - Các sơ đồ nối dây có tính linh hoạt cao - Đảm bảo an toàn cho mạng điện 2. lựa chọn dây dẫn: Dây nhôm lõi thép là loại dây đợc sử dụng rộng rãi nhất cho tất cả các đ- ờng dây trên không vì đảm bảo đợc độ bền cơ học và chi phí nhỏ. 3. Chọn tiết diện dây dẫn: Với mạng điện khu vực có điện áp cao, công suất truyền tải lớn, đờng dây dài chi phí tổn thất lớn nên phải chọn tiết diện dây sao cho chi phí tính toán có giá trị nhỏ nhất theo chiều tiết diện J kt . (Tra bảng 4.1.tài liệu mạng lới điện của TS.Nguyễn Văn Đạm,thì vớiT max =5000h => J kt =1) max I F kt J kt = , 3 .10 max max 3. .Cos P I U = 4. Tính toán kiểm tra so sánh các phơng án: - Kiểm tra tổn thất vầng quang : 2 70 min F mm - Kiểm tra phát nóng dây dẫn : I I sc cp - Kiểm tra tổn thất điện áp : % 15% axbt U m , % 25% axsc U m Trang 6 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 5. Bố trí dây dẫn: - Đối với đờng dây mạch đơn ta bố trí dây dẫn theo hình tam giác vuông : D = 4m, D 4m tb = - Đối với đờng dây kép ta bố trí dây dẫn theo mặt phẳng nằm ngang ( cột hình nh hình vẽ): D = 4 D 5m tb = 6. Các phơng án: Trên cơ sở đề bài đã cho theo toạ độ, dự kiến 5 phơng án nối dây của mạng điện nh sau: 1) Phơng án 1: Trang 7 §å ¸n tèt nghiÖp Vò Xu©n Kiªn - HT§1- C§K47 2)Ph¬ng ¸n 2: Trang 8 §å ¸n tèt nghiÖp Vò Xu©n Kiªn - HT§1- C§K47 3)Ph¬ng ¸n 3: 4) Ph¬ng ¸n 4: Trang 9 §å ¸n tèt nghiÖp Vò Xu©n Kiªn - HT§1- C§K47 5) Ph¬ng ¸n 5: Trang 10 [...]... Tính tổn thất điện áp: -Trong điều kiện bình thờng: PR + QX 30.7,24 + 17.9,42 100 = 100 = 3,12% U % = bt U2 1102 dm -Trong điều kiện sự cố đứt dây 1 lộ, điện trở và điện kháng của đờng dây tăng lên gấp 2 lần dẫn đến tổn thất điện áp cũng tăng lên gấp 2 lần: U sc % = 2*3,12%=6,24% Nh vậy tổn thất điện áp trên đờng dây đoạn NĐ-5-6 bằng: UN-5-6% = UN-5% + U5-6% = 5,53%+ 3,12% = 8,65% Tổn thất điện áp lớn... trên, ta kết luận rằng: phơng án II là phơng án tối u Trang 34 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 Chơng VI Chọn số lợng, công suất các MBA trong các trạm, sơ đồ nối điện chính tại các trạm và sơ đồ hệ thống 1 Chọn các MBA tăng áp cho nhà máy nhiệt điện: Nhà máy có 4 tổ máy PF =55 MW; COS = 0,85 QF = 34,045MVAr ; SF = Sđm = 64,68 MVA Do nhà máy phát điện tất cả công suất vào mạng điện áp 110... phơng án theo biểu thức sau: Z = ( avh + atc )K + A.C Trong đó: K: Vốn đầu t của mạng điện chỉ gồm những thành phần nh đờng dây, máy cắt cao áp K= n k0 l - k0 : Chi phí đầu t 1 Km đờng dây 1 mạch - l: Chiều dài đờng dây 1 mạch - n: Số lộ ( lộ kép lấy = 1,6 lộ đơn) avh : Hệ số vận hành, khấu hao, tu sửa với mạng thiết kế dùng cột bê tông tra bảng đợc avh = 4% = 0,04 a tc : Hệ số thu hồi vốn đầu t phụ;... A: Phí tổn về tổn thất điện năng hàng năm A= P* = (P2 + Q2) R/U2 Trang 30 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 P:là tổn thất công suất trên đờng dây khi phụ tải cực đại 2 Pmax + Q 2 max P = R 2 U dm Pmax, Qmax là công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại R là điện trở tác dụng của đờng dây Uđm là điện áp định mức của mạng điện : Thời gian tổn thất... thất điện áp: -Trong điều kiện bình thờng: PR + QX 12,1.15,3 + 5,15.15,97 100 = 100 = 2,2% U % = bt U2 1102 dm -Trong điều kiện sự cố đứt dây 1 lộ, điện trở và điện kháng của đờng dây tăng lên gấp 2 lần dẫn đến tổn thất điện áp cũng tăng lên gấp 2 lần: U sc % = 2*2,2%=4,4% 1-7 Tính cho đờng dây: NĐ - 5 (lộ kép ; l = 58,00 km): I lv max 38.103 = = 110,80 A 2 3.110.0,9 110,80 = 110,80 mm2 1 Từ kết quả... là trị số dòng điện lớn nhất chạy qua dây dẫn Căn cứ vào Fkt ta chọn tiết diện tiêu chuẩn (Ftc) gần nhất và lớn hơn giá trị Fkt vừa tính đợc để phục vụ cho việc phát triển mạng điện trong tơng lai + Sau khi đã chọn đợc tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra lại theo các điều kiện sau: Điều kiện vầng quang: Theo điều kiện này tiết diện dây dẫn không đợc bé hơn trị số cho phép của mỗi cấp điện áp - Điều kiện... l/2 = 0,423 * 58,00/2 = 12,26 B = 2*b0 * l = 2*2,69 * 10 6*58,00 = 3,12*10-4 S Tính tổn thất điện áp: -Trong điều kiện bình thờng: PR + QX 38.7,08 + 20,51.12,46 100 = 100 = 4,33% U % = 2 2 bt U sm 110 -Trong điều kiện sự cố đứt dây 1 lộ, điện trở và điện kháng của đờng dây tăng lên gấp 2 lần dẫn đến tổn thất điện áp cũng tăng lên gấp 2 lần: U sc % = 2*4,33%=8,66% 1-8 Tính cho đờng dây: NĐ - 6 (lộ kép... 17.21,84 100 = 100 = 7,23% U % = bt U2 1102 dm -Trong điều kiện sự cố đứt dây 1 lộ, điện trở và điện kháng của đờng dây tăng lên gấp 2 lần dẫn đến tổn thất điện áp cũng tăng lên gấp 2 lần: U sc % = 2*7,23%=14.46% Tính cho đờng dây: NĐ - 7 (lộ kép ; l = 79,92 km): I lv max = 16,96.103 = 49,45 A 2 3.110.0,9 49,45 = 49,45 mm2 1 Từ kết quả vừa tìm đợc, chọn loại dây dẫn có tiết diện tiêu chuẩn là AC-70 có các... 17,58 B =2* b0 * l = 2*265 * 10 6*79,92 = 4,23*10-4 S Tính tổn thất điện áp: -Trong điều kiện bình thờng: Trang 17 Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 PR + QX 32.16,85 + 17,27.17,58 100 = 100 = 6,96% U % = 2 2 bt U 110 dm -Trong điều kiện sự cố đứt dây 1 lộ, điện trở và điện kháng của đờng dây tăng lên gấp 2 lần dẫn đến tổn thất điện áp cũng tăng lên gấp 2 lần: U sc % = 2.6,96% = 13,92 % 1-10... điện áp: - Trong điều kiện bình thờng: PR + QX 26.14,68 + 13,32.19,09 100 = 100 = 5,25% U % = 2 2 bt U 110 dm - Trong điều kiện sự cố đứt dây 1 lộ), dòng điện tăng lên gấp 2 lần, điện trở và điện kháng của đờng dây tăng lên gấp 2 lần dẫn đến tổn thất điện áp cũng tăng lên gấp 2 lần: U sc % = 2.5,25%=10,5% - Trờng hợp sự cố một tổ máy phát PN-4 = PF (P3 + P5 + P6 + P7 + P8) 10%.(P3+ P5+ P6 + P7 + P8)-Ptd . Đồ án tốt nghiệp Vũ Xuân Kiên - HTĐ1- CĐK47 Thiết kế mạng điện khu vực Chơng I. Phân tích nguồn và phụ tải. Các số liệu về nguồn và phụ tải: 1- Sơ đồ địa lý: 2 trên không vì đảm bảo đợc độ bền cơ học và chi phí nhỏ. 3. Chọn tiết diện dây dẫn: Với mạng điện khu vực có điện áp cao, công suất truyền tải lớn, đờng dây dài chi phí tổn thất lớn nên phải chọn