đồ án hệ thống điện

Đồ án môn học lưới điện CHƢƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Sơ đồ mặt bằng Tỷ lệ:1 đơn vị =10 km 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Nguồn cung cấp cho các phụ tải là nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu vực có công suất đảm bảo cung cấp đủ cho các phụ tải theo yêu cầu. 1.2 Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại(MW) 32 24 35 25 32 28 Hệ số công suất cosφ 0,90 Mức đảm bảo cung cấp điện 1 1 1 3 1 1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp Khác thường Điện áp danh định lưới điện thứ 10 cấp(kV) 1 Đồ án môn học lưới điện CHƢƠNG II. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 Phụ tải cực đại(MW) 32 24 35 25 32 28 Hệ số công suất cosφ 0,90 Mức đảm bảo cung cấp điện 1 1 1 3 1 1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp Khác thường Điện áp danh định lưới điện thứ 10 cấp(kV) 2.2 Cân bằng công suất tác dụng Một đặc điểm quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ mà không thể tích luỹ được. Tính chất này thể hiện sự đồng bộ trong quá trình sản xuất điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy phát điện trong hệ thống phải phát công suất điện đúng bằng công suất tiêu thụ của các phụ tải trong hệ thống đồng thời cộng thêm các tổn thất phát sinh trong quá trình truyền tải. Ngoài ra để đảm bào hệ thông vận hành ổn định trong các điều kiện khác nhau, hệ thống phát điện của nhà máy phải có dự trữ công suất tác dụng nhất định. Mức dự trữ công suất tuỳ thuộc vào yêu cầu của hệ thống và mức độ phát triển sau này. ∑P F =∑P YC = m∑P pt +∑∆P +∑P td +∑P dt (1.21) Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống: Trong đó : ∑P F :Tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát. 2 Đồ án môn học lưới điện ∑P pt :Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải ∑∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P = 5%∑∆P max ∑P td :Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện ∑Pdt :Tổng công suất dự trữ trong mạng điện,khi cân bằng sơ bộ có thể lấy : ∑∆P dt = 10%∑∆P max m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại Một cách gần đúng ta có thể thay bằng công thức: ∑P F = ∑P pt + 15%∑P pt. (1.2.2) Theo bảng số liều vê phụ tải đã cho ở trên ta có : ∑P F =∑P yc = 1,15.(32+24+35+25+32+28)=202,4 (MW) Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định. 2.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng có quan hệ tới điện áp.Hệ thống không cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn tới thay đổi điện áp trong hệ thống điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong hệ thống sẽ tăng, ngược lại nếu công suất phản kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì sẽ dẫn tới sự sut áp. Vì vậy để đảm bảo chất lượng của hệ thống điện ta cần phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống: ∑Q F = ∑Q yc =m∑Q pt +∑∆Q b +∑Q L -∑Q c +∑Q td +∑Q dt (1.3.1) Trong đó: ∑Q F :Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra ∑Q yc : Tổng công suất yêu cầu của hệ thống ∑Q pt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại 3 Đồ án môn học lưới điện ∑Q L :Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện. ∑Q c : tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,khi tính sơ bộ lấy : ∑Q c = ∑Q L ∑∆Q b : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp ,khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆Q b = 15%∑∆Q max ∑Q td : tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. ∑Q dt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống. m :hệ số đồng thời Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu cầu trong hệ thống bằng công thức sau đây: ∑Q yc = ∑Q pt + 15%∑Qpt (1.3.2) Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau Q pt =P pt . tgφ (1.3.3) Từ cosφ= 0,9 ta suy ra tgφ= 0,484 Ta có bảng số liệu sau: Các hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6 Q(MVAr) 15,498 11,624 16,951 12,108 15,498 13,561 Bảng 2.1:công suất phản kháng của các phụ tải Áp dụng công thức 1.3.2 ta có ∑Q yc = 1,15.(15,498+11,624+16,951+12,108+15,498+13,561)= = 98,027 MVAr Từ cosφ= 0,85 ta suy ra tgφ= 0,62 Ta lại có : ∑Q F = ∑P F .tgφ = 202,4 .0,62=125,436 MVAr > ∑Q yc = 98,027 MVAr Như vậy công suất phản kháng phát ra lớn công suất phản kháng tiêu thụ của hệ thống do vậy ta không phải bù công suất phản kháng. 4 Đồ án môn học lưới điện KẾT LUẬN Sau khi tính toán ta có số liệu của các phụ tải được cho trong bảng 1.3.2 Các hộ tiêu 1 2 3 4 5 6 thụ P max (MW) 32 24 35 25 32 28 Q max (MVAr) 15,498 11,624 16,951 12,108 15,498 13,561 S max (MVA) 35,556 26,667 38,889 27,778 35,556 31,111 cosφ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Bảng 2.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải 5 Đồ án môn học lưới điện CHƢƠNG III DỰ KIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3.1 Mở đầu Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuất phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối dây của nó.Vì vậy ta phải có các phương án nối dây khác nhau trong mạng lưới điện để từ đó so sạnh tìm ra phương án tối ưu nhât:vừa bảo đảm các chỉ tiêu kĩ thuật đồng thời bảo đảm chi phí nhỏ nhất, độ tin cậy cần thiết, thuận lợi cho vận hành, sửa chữa, đồng thời bảo đảm khả năng phát triển tương lai tiếp nhận thêm phụ tải mới. Từ sơ đồ mặt bằng nguồn điện và các phụ tải đã cho ta có thể đưa ra các phương án nối dây cho mạng lưới điện trên. Sau đây là 5 phương án và tính toán đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật của các phương án này. 3.2 Dự kiến các phương án 3.2.1 Phƣơng án I 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.1:Sơ đồ nối dây phương án I 6 Đồ án môn học lưới điện 3.2.2 Phƣơng án II 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.2 : Sơ đồ nối dây phương án II 3.2.3 Phƣơng án III 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.3 : Sơ đồ nối dây phương án III 7 Đồ án môn học lưới điện 3.2.4 Phƣơng án IV 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.4 : Sơ đồ nối dây phương án IV 3.2.5 Phƣơng án V 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.5 : Sơ đồ nối dây phương án V 8 Đồ án môn học lưới điện 3.3 Phƣơng án nối dây 1 3.3.1 Sơ đồ nối dây 15 13 6 11 NÐ 9 1 5 7 5 3 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.6 : Sơ đồ nối dây phương án I 3.3.2 Tính điện áp vận hành của mạng điện Điện áp vận hành ảnh hưởng đến các đặc trưng kĩ thuật, các chỉ tiêu kĩ thuật của mạng lưới điện. Điện áp định mức của mạng lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải, khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải, vị trí tương đối giữa các phụ tải trong mạng lưới… Điện áp định mức có thể được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị công suất trên mỗi đoạn đường dây điện. Điện áp định mức trên của đường dây có thể được tính theo công thức kinh nghiêm sau: U vhi = 4,34. li 16.Pi (2.1) Trong đó : l i : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km) P i :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau: 9 Đồ án môn học lưới điện Cống suất Chiều dài Điện áp định Đoạn đường Điện áp vận mức của cả dây truyền tải đoạn đường hành, kV mạng điện, ,MVA dây, km kV N-1 32+j15,498 63,246 104,092 N-2 24+j11,624 78,102 93,295 N-3 35+j16,951 50,000 107,190 N-4 25+j12,108 72,111 94,300 110 N-5 32+j15,498 53,852 103,238 N-6 28+j13,561 63,246 98,131 Bảng 3.1 Điện áp vận hành trên các đoạn đường dây và điện áp vận hành của cả mạng điện Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện áp vận hành chung cho các phương án tiếp theo. 3.3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đƣờng dây của phƣơng án đã chọn. Các mạng điện 110 kV chủ yếu được thực hiện bằng các đường dây trên không, các dây dẫn chủ yếu được dùng là dây nhôm lõi thép ( dây AC). Đối với các mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh tế của dòng điện: F  I max (2.2) kt J kt Trong đó : I max : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại(A); J kt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm 2 Với dây AC và T max =5000h ta tra bảng có được : J kt = 1,1A/mm 2 Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức : I max  S max .10 3 A (2.3) nU. dm 3 Trong đó : n: số mạch của đường dây 10 [...]... toán so sánh các chỉ tiêu kĩ thuật ta thấy phương án 1,2,3,4 đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.Do đó để so sánh kinh tế ,kĩ thuật ta chọn các phương án 1,2,3,4 22 Đồ án môn học lưới điện CHƢƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƢƠNG ÁN 4.1 Đặt vấn đề Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức ,do đó để đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh... Tổng kết các phương án đã tính toán ở trên ta có bảng số liệu sau: Phương án Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 Z(.109 đ) 36,029 35,435 45,452 36,443 Từ kết quả trên ta nhận thấy phương án 1 là phương án tối ưu Như vậy sau khi đưa ra các phưong án thoả mãn về mặt kỹ thuật ,chúng ta đã tiến hành so sánh về mặt kinh tế các phương án và lựa chọn phương án 1 là phương án tối ưu Từ chương sau... 43,5 240 5.2 Sơ đồ nối dây chi tiết 5.2.1 Trạm nguồn Do trong mạng điện có 5 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại 3 nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạc Khi vận hành một hệ thống thanh góp vận hành còn một hệ thống thanh góp dự trữ 28 Đồ án môn học lưới điện 5.2.2 Trạm trung gian Để đảm bảo tin cậy ta cũng sử dụng sơ đồ 2 hệ thống thanh góp:... trong chế độ sự cố là : ∆UN-2-3sc= 10,879 % Như vậy phương án này đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật 3.6 Phương án nối dây 4 3.6.1 Sơ đồ nối dây 15 13 6 NÐ 11 9 1 5 7 3 5 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.9.Sơ đồ nối dây phương án IV 3.6.2 Chọn cấp điện áp vận hành cho mạng lƣới điện Tính toán tương tự phương án I ta có bảng sau: 16 Đồ án môn học lưới điện Đường N-1 1-2 N-3 3-4 N-5 N-6 Pmax 32 56 60 25 32... (sơ đồ cầu trong):   - Nếu đường dây ngắn (l < 70 km) và ít xảy ra sự cố thì máy cắt đặt phía máy biến áp Mục đích để thao tác đóng cắt máy biến áp theo chế độ 29 Đồ án môn học lưới điện công suất của trạm (phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu của trạm) Khi đó ta sử dụng sơ đồ cầu ngoài : Sơ đồ cầu ngoài Sơ đồ cầu trong 30 Đồ án môn học lưới điện CHƢƠNG VI TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN... dây) nên: UN -2 sc% + U2-1bt% = 8,995%+7,852% = 16,847 % Umax sc% = 3.5 Phương án nối dây 3 3.5.1 Sơ đồ nối dây 15 13 6 NÐ 11 9 1 5 7 3 5 4 2 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.8.Sơ đồ nối dây phương án III 3.5.2 Chọn cấp điện áp vận hành cho mạng lƣới điện Tính toán tương tự phương án I ta có bảng sau: 14 Đồ án môn học lưới điện Đường N-1 N-2 N-3 3-4 N-5 N-6 Pmax 32 24 60 25 32 28 l(km) 63,246 78,102... quả tính toán trên ta nhận thấy Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là : ∆UN-2-1bt =8,423% Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là : ∆UN-2-1sc= 16,847 % Như vậy phương án này đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật 3.7.Phương án nối dây 5 3.7.1.Sơ đồ nối dây 15 13 6 NÐ 11 9 1 5 7 3 5 2 4 3 1 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 3.10.Sơ đồ nối dây phương án V 18 Đồ án môn học lưới điện 3.7.2... chọn phương án 1 là phương án tối ưu Từ chương sau trở đi ta chỉ tiến hành tính toán cho phưong án này 26 Đồ án môn học lưới điện CHƢƠNG V LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT 5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp Trong hệ thống điện có 5 phụ tải loại I, vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải này cần dặt hai máy biến áp làm việc song song trong mỗi trạm.Phụ... trong mạng điện 13 *-6 Đồ án môn học lưới điện 3.4.3 Tính tổn thất điện áp của các đoạn đƣờng dây trong mạng điện Tính toán tương tự như đối với phương án I ta có bảng số liệu sau: Đường dây N-1 1-2 ΔUbt% 4,497 3,926 ΔUsc% 8,995 7,852 N-3 N-4 N-5 N-6 3,889 3,065 3,829 4,926 7,778 3,065 7,659 9,851 Bảng 3.5.Tổn thất điện áp trên các đường dây Từ các kết quả ở bảng trên ta nhận thấy, tổn thất điện áp lúc... đường dây và điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây 3.3.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong các trƣờng hợp vận hành bình thƣờng và chế độ sự cố Tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong chế dộ vận hành bình thường được tính bằng công thức 11 Đồ án môn học lưới điện U ibt  P r l  Q xi li i i i nU i 2 100(%)(2.4) dm Trong đó ∆Uibt : tổn thất điện áp trên đoạn . lưới điện luôn được giữ ổn định. 2.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng có quan hệ tới điện áp .Hệ thống không cân bằng công suất phản kháng sẽ. tới thay đổi điện áp trong hệ thống điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong hệ thống sẽ tăng, ngược lại nếu công suất phản kháng phát ra. điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy phát điện trong hệ thống phải phát công suất điện đúng bằng công suất tiêu thụ của các phụ tải trong hệ thống đồng thời cộng thêm các tổn thất