BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN SPKT 2022 Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM thì môn học hệ thống điện là một môn học quan trọng. Việc làm bài tập lớn môn học này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, hơn nữa nó chính là bước tập dượt ban đầu trong công việc của sinh viên sau này.
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN Đề bài: 10 GVHD: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH TÊN NHÓM: 19142193 SVTH: Huỳnh Nhựt Minh 19142193 Nguyễn Thúy Phượng 20142098 Trần Minh Quan 20142391 Phạm Gia Lộc 20142366 LỚP: 07CLC – Thứ 3– Tiết: 11-14 NGÀNH: CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TP HỒ CHÍ MINH – 9/2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC o0o -TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN Họ tên sinh viên thực hiện: Huỳnh Nhựt Minh 19142193 Nguyễn Thúy Phượng 20142098 Trần Minh Quan 20142391 Phạm Gia Lộc 20142366 Nội dung: Bài tập lớn “Đề bài: 10”, Tên nhóm: 19142193 GV hướng dẫn đánh giá: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: Nội dung & khối lượng tập: ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………… Khuyết điểm ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… Nhận xét chung: ……………………………………………………………………………………………………………………………… Điểm số:…… (Điểm chữ:……………………………………………….) TP Hồ Chí Minh, ngày……tháng năm 2022 GIẢNG VIÊN PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH MỤC LỤC Lời nói đầu ĐỀ BÀI PHẦN 1: PHỤ TẢI ĐIỆN 10 Xác định công suất cực đại hệ số tải loại tải nút hệ thống, lượng tiêu thụ nút 24 giờ, Tmax, LF nút tải 10 Vẽ đồ thị phụ tải tổng nút 1, 2, 3, 4, 5, 6, 71, 81 12 3.Xác định công suất tiêu thụ thời điểm 3:00, 10:00, 12:00, 17:00, 22:00 20 Tuần 6,7: Trạm Biến Áp 21 1) Chọn số lượng dung lượng máy biến áp cho nhánh 7-71 8-81 21 2).Tính tổn thất cơng suất máy biến áp chọn PFE = 2xSMBA (W) PCu = 5xSMBA (kW) – lưu ý SMBA (MW) thời điểm 3:00, 10:00, 12:00, 17:00, 22:00 21 3.Tính tổn thất lượng tồn trạm 7-71 8-81: 22 4.Chọn vẽ sơ đồ nối điện cho trạm biến áp 22 5.Đính kèm vẽ mô tả trạm biến áp 7-71 8-81 (bản vẽ phối cảnh, vẽ mặt bằng, vẽ mặt cắt) 23 Tuần 9, 10, 11 25 Chọn sơ đồ dây cho lưới điện (tất nút có đường nối trừ nút 71 81, đường dây không giao chéo 25 Cho biết tính chất loại nút, chọn nút nút cân 25 Xây dựng quan hệ Y.V=I 26 Viết phương trình điện áp nút để sử dụng phương pháp giải lặp gaussseidel: 27 Giải lặp 02 vòng với điện áp nút (V1=1.05+0j) nút lại (V=1+0j) 28 6.Xác định điện áp góc pha nút lại hệ thống: 33 Vẽ lưới điện phần mềm powerworld 34 Xác định dòng điện nhánh dây: 34 Xác định dòng công suất đầu nhánh dây 35 10 Xác định tổn thất cơng suất nhánh dây tồn lưới cơng thức tốn học dựa điện áp nút powerword 36 Tuần 12 Giải vấn đề tính vận hành 38 Đề xuất giải pháp 01 đường dây bị tải phần mềm powerworld 38 Đề xuất giải pháp 01 nút có điện áp khơng đạt yêu cầu chất lượng điện 41 TUẦN 13: Tính Tốn Ngắn Mạch Đối Xứng Trong Hệ Thống Điện 44 Xác định dòng ngắn mạch pha góp 8, 71 81 tay powerworld 44 Tính dịng xung kích lớn góp 8, 71 81: 46 Lựa chọn thiết bị đóng cắt cho trạm biến áp 46 Nếu cắt đường dây 8-x (x=1…7), tính lại dịng ngắn mạch pha so sánh dòng ngắn: 47 Thay đổi công suất phát vài nút máy phát, tính tốn lại dòng ngắn mạch powerworld So sánh với kết trước thay đổi Lý giải có vấn đề 48 6.Đề xuất giải pháp giảm dòng ngắn mạch nút 71 hay 81 vận hành MBA 110/22kV biến áp 54 Lời Cảm Ơn 55 Lời nói đầu Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước cơng nghiệp điện giữ vai trị quan trọng điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế nhu cầu điện sử dụng tất ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ tăng lên không ngừng Do điện nguồn lượng vô hạn nên để cơng trình điện sử dụng điện cách có hiệu (cả độ tin cậy cấp điện cà kinh tế) ta ohải thiết kế cung cấp điện cho cơng trình Thiết kế hệ thống cung cấp điện việc làm khó Một cơng trình điện dù nhỏ u cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (Cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an tồn…) Ngồi người thiết kế cịn phải co hiểu biết định xã hội, môi trường, đối tượng cấp điện, tiếp thị Cơng trình thiết kế dư thừa gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, tiền làm ứ đọng vốn đầu tư Cơng trình thiết kế sai gây nên hậu nghiêm trọng (Gây cố điện, thiệt hại cho sản xuất, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tài sản tiền ) Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM mơn học hệ thống điện môn học quan trọng Việc làm tập lớn môn học giúp sinh viên hiểu rõ mơn học, bước tập dượt ban đầu công việc sinh viên sau Chính thế, với tư cách sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật Điện- Điện tử, nhóm em định chọn đề tài này, nhằm củng cố học hỏi thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm hệ thống điện nói chung tính linh hoạt thiết kế hệ thống điện truyền tải nói riêng từ hồn thiện cho Trong q trình làm tập lớn em bảo hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Mặc dù em cố gắng để làm đồ án cách tốt chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót chưa có kinh nghiệm em mong nhận báo nhận xét thẳng thắn thầy để em nhận thức đắn vấn đề có thêm kinh nghiệm cho công việc thiết kế sau em Chúng em xin chân thành cám ơn ! Đề Thông số tải: Nút (công suất cực đại nút) Tải Hệ số 71 81 1.1 1.2 0.6 0.6 1.2 0.6 0.8 0.9 0 Thông số nguồn Nguồn Pmax 71 81 500 200 x 300 200 x x x x x Các thành phần loại tải Thành phần loại tải 71 81 Tải công nghiệp 0.4 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.3 0.1 Tải dân dụng 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.2 0.3 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 Tải loại Nút Tải thương mại Tải CSCC Tọa độ Tọa độ Nút 71 81 x 0.6 0.8 0.6 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2 y 0.2 0.1 0.5 0.8 0.4 0.8 0.8 Vng hố đồ thị đặc trưng Số Vng hóa đồ thị đặc trưng Tải CN Tải dân dụng Tải TM Tải CSC C Tải CN Tải dân dụng Tải TM Tải CSCC Thời gian 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 1011 1112 Thời đoạn 1 1 1 1 1 1 %P 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.47 0.8 0.98 0.98 0.98 %Q 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.22 0.43 0.64 0.64 0.64 0.7 %P 0.5 0.5 0.45 0.45 0.45 0.5 0.55 0.55 0.6 0.55 0.55 0.55 %Q 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.45 0.45 %P 0.31 0.31 0.31 0.29 0.29 0.31 0.42 0.6 0.8 1 0.95 %Q 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.5 0.5 0.6 0.8 0.8 0.8 %P 0.9 0.7 0.5 0.45 0.56 0.9 0.35 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 %Q 0 0 0 0 0 0 Thời gian 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 Thời đoạn 1 1 1 1 1 1 %P 0.9 0.9 0.9 0.68 0.68 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.35 %Q 0.6 0.6 0.6 0.43 0.43 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.1 %P 0.55 0.62 0.7 0.7 0.7 0.8 0.95 0.95 1 0.8 0.62 %Q 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.5 0.5 0.5 0.5 0.47 0.45 %P 0.9 0.9 0.82 0.7 0.6 0.7 0.7 0.7 0.6 0.5 0.4 %Q 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.5 %P 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.55 1 1 0.9 %Q 0 0 0 0 0 0 PHẦN 1: PHỤ TẢI ĐIỆN Xác định công suất cực đại hệ số tải loại tải nút hệ thống, lượng tiêu thụ nút 24 giờ, Tmax, LF nút tải Pi = PTải CN i+PTải dân dụng i +PTải thương mại i + PTải CSCC i Qi = QTải CN i+QTải dân dụng i +QTải thương mại i + QTải CSCC i 𝑆𝑖 = √𝑃𝑖 + 𝑄𝑖 Công suất cực đại: Pmax =Max (P1,P24) Qmax =Max (Q1,Q24) Smax =Max (S1,S24) Năng lượng tiêu thụ giờ: A i = Pi * [Thời đoạn] 24 Năng lượng tiêu thụ nút 24 giờ: 𝐴𝑛𝑔à𝑦 = ∑24 𝐴𝑖 = ∑1 𝑃𝑖 𝑡𝑖 Cơng suất trung bình: Ptb = Hệ số tải LF: kdk = LF = 𝐴𝑛𝑔à𝑦 24 ∑24 𝑃𝑖 𝑡𝑖 24𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑛𝑔à𝑦 24 𝑃𝑚𝑎𝑥 Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax= kdk.8760 Tại nút 1: - Công suất : P = 1.1x 80 = 88 MW - Thời đoạn 0-1: + Tải công nghiệp: %PTải CN = 0,4 x 88 x 0,35 = 12,32 MW %QTải CN = 0,4 x 88 x 0,1 = 3,52 Mvar + Tải dân dụng: %PTải dân dụng = 0,3 x 88 x 0,5 = 13,2 MW %QTải dân dụng = 0,3 x 88 x 0,4 = 10,56 MVar + Tải thương mại: %PTải thường = 0,2 x 88 x 0,31 = 5,456 MW 10 Đề xuất giải pháp 01 nút có điện áp khơng đạt u cầu chất lượng điện Giả sử nút 5-8 không đạt yêu cầu điện năng: 41 Để khắc phục ta giảm công suất máy phát từ 150MW xuống 70MW 42 43 TUẦN 13: Tính Tốn Ngắn Mạch Đối Xứng Trong Hệ Thống Điện Xác định dòng ngắn mạch pha góp 8, 71 81 tay powerworld Dựa Theo powerworld Thanh góp 7: Inm = 2520.15A Thanh góp 8: Inm = 2511.72A 44 Thanh góp 71: Inm = 7250.65A Thanh góp 81: Inm =7235.04A 45 Tính dịng xung kích lớn góp 8, 71 81: 𝑰𝒙𝒌(𝒎𝒂𝒙) = 𝑰𝟏𝟏𝟎 𝑵𝑴 × 𝟐√𝟐 110 *Nút 7: 𝐼𝑥𝑘(𝑚𝑎𝑥)7 = 𝐼𝑁𝑀 × 2√2 = 2520.15 × 2√2 = 7128.06(𝐴) 110 *Nút 8: 𝐼𝑥𝑘(𝑚𝑎𝑥)8 = 𝐼𝑁𝑀 × 2√2 = 2511.72 × 2√2 = 7104.22 (𝐴) Lựa chọn thiết bị đóng cắt cho trạm biến áp Thương hiệu VITZRO: - Điện áp định mức: 24kV - Dòng điện định mức: 630A - Tần số định mức: 50/60Hz - Dòng cắt ngắn: 16kA - Dòng tiếp mạch: 40kA - Điện áp chịu (tần số điện JEC/IEC): 50/50kV - Điện áp chịu (Điện xung JEC/ IEC): 125/125kV - Thời gian hoạt động định mức: 0.03s - Thời gian ngắt: chu kỳ - Thời gian đóng khơng tải: 0.1s - Bộ nhả khớp: Cuộn điện mắc song song (STC) - Tiêu chuẩn: JEC-2300/IEC 62271-100 46 - Độ cao hoạt động: 1000m - Nhiệt độ môi trường: -5 đến 40°C - Độ ẩm môi trường: 45-85%RH - Trọng lượng: 94kg Nếu cắt đường dây 8-x (x=1…7), tính lại dòng ngắn mạch pha so sánh dòng ngắn: Cắt đường dây 8-7 Dòng ngắn mạch nút (3) 𝐼𝑛𝑚 = 1811.94A Dòng ngắn mạch nút (3) 𝐼𝑛𝑚 =1835.69A 47 Dòng ngắn mạch nút 71 (3) 𝐼𝑛𝑚 = 5803.92A Dòng ngắn mạch nút 81 (3) 𝐼𝑛𝑚 =5767.89A So sánh câu dịng ngắn mạch ba pha thấp câu cắt đường dây 8-7 dịng cơng suất giảm => điện áp giảm => dòng ngắn mạch giảm Thay đổi công suất phát vài nút máy phát, tính tốn lại dịng ngắn mạch powerworld So sánh với kết trước thay đổi Lý giải có vấn đề 48 TH1:Thay đổi cơng suất nút thành 150MW ( tăng thêm 70MW so với ban đầu) (3) Ngắn mạch nút 7: 𝐼𝑛𝑚 = 2512.04A (3) Ngắn mạch nút 8: 𝐼𝑛𝑚 = 2503.59A 49 (3) Ngắn mạch nút 71: 𝐼𝑛𝑚 =7228.56A (3) Ngắn mạch nút 81: 𝐼𝑛𝑚 =7224.72A 50 TH2:Thay đổi công suất nút thành 50MW ( giảm bớt 30MW so với ban đầu) 51 (3) Ngắn mạch nút 7: 𝐼𝑛𝑚 = 2510.08A (3) Ngắn mạch nút 8: 𝐼𝑛𝑚 = 2504.64A 52 (3) Ngắn mạch nút 71: 𝐼𝑛𝑚 =7222.59A (3) Ngắn mạch nút 81: 𝐼𝑛𝑚 =7226.73A Nhận xét: Dòng ngắn mạch pha sau tăng thêm công suất máy phát nút 5: 70MW với dòng ngắn mạch pha sau giảm bớt công suất máy phát nút 5: 30MW Và tăng so với kết tính câu nhiên tăng không đáng kể 53 Đề xuất giải pháp giảm dòng ngắn mạch nút 71 hay 81 vận hành MBA 110/22kV biến áp Lắp thêm tụ bù để giảm dòng cắt ngắn mạch nút 71 hay 81 vận hành MBA 110/22Kv biến áp 54 Lời Cảm Ơn Trên tất chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Trương Việt Anh, tận tình bảo trình chúng em thực đề tài Do tính đặc thù rộng phức tạp ngành điện với kiến thức hạn hẹp nên đề tài chúng em cịn nhiều chỗ sai sót hạn chế Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, trách nhiệm muốn học hỏi thêm nhiều nên chúng em mong nhận nhận xét góp ý từ thầy, để đề tài sau tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! 55