Đồ án thiết kế mạng lưới điện khu vực

Lời nói đầu Q trình cơng nghiệp hố đại hoá nước ta diễn mạnh mẽ.Trên khắp nước khu trung tâm công nghiệp mọc lên ngày nhiều Điều đỏi hỏi phải xây dựng mạng lưới điện để truyền tải điện đến hộ tiêu thụ này.Thiết kế mạng hệ thống điện nhiệm vụ quan trọng kỹ sư nói chung đặc biệt kỹ sư hệ thống điện Đồ án môn học “Thiết kế mạng lưới điện khu vực” giúp vận dụng kiến thức học vào thực tế công việc Tuy đồ án mơn học trang bị kỹ bổ ích cho đồ án tốt nghiệp đồng thời cho hình dung phần cơng việc thực tế sau Trong trình làm đồ án , em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo môn thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy lớp.Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lã Minh Khánh tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên NGUYỄN VĂN BẮC Mục lục Chương 1:Cân công suất tác dụng phản kháng hệ thống Chương 2:Dự kiến phương án nối dây so sánh phương án mặt kỹ thuật Chương 3:So sánh kinh tế phương án Chương 4: Lựa chọn máy biến áp sơ đồ nối dây chi tiết mạng điện Chương 5:Tính phân bố cơng suất mạng điện tính xác điện áp nút mạng điện Chương 6:Lựa chọn phương thức điều c hỉnh điện áp mạng điện Chương 7:Tính tốn tiêu kinh tế mạng điện Chương Cân công suất tác dụng phản kháng hệ thống 1.1 Phân tích nguồn phụ tải Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ Phụ tải cực đại(MW) Hệ số công suất cosφ Mức đảm bảo cung cấp điện Yêu cầu điều chỉnh điện áp Điện áp danh định lưới điện thứ cấp 0.85 I KT 10 KV 1.2 Cân công suất tác dụng Một đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn điện đến hộ tiêu thụ khơng thẻ tích luỹ điện thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ,kể tổn thất công suất mạng điện,nghĩa cần thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoải để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng ,liên quan đến vận hành phát triển hệ thống điện Ta có phương trình cân cơng suất tác dụng hệ thống: ∑PF =∑PYC = m∑Ppt +∑∆P +∑Ptd+∑Pdt (1.2.1) Trong : ∑PF:Tổng cơng suất tác dụng phát từ nguồn phát ∑Ppt:Tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ phụ tải ∑∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện ∑Ptd :Tổng công suất tự dùng nhà máy điện ∑Pdt :Tổng công suất dự trữ mạng điện m :hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại Một cách gần ta thay công thức: ∑PF = ∑Ppt +15%∑Ppt (1.2.2) Theo bảng số liều vê phụ tải cho ta có : ∑PF =∑Pyc = 1.15*(36+30+35+20+27+40)=216.2(MW) Việc cân công suất tác dụng giúp cho tần số lưới điện giữ ổn định 1.3 Cân công suất phản kháng hệ thống Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm.Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng ,mà cịn cơng suất phản kháng Sự cân cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện.Nếu công suất phản kháng phát lớn cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng ,ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm.Vì để đảm bảo chất lượng điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống ,cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng hệ thống: ∑QF = ∑Qyc =m∑Qpt +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +∑Qtd +∑Qdt (1.3.1) Trong đó: ∑QF :Tổng cơng suất phản kháng nguồn điện phát ∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu hệ thống ∑Qpt :Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại ∑QL :Tổng công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện ∑Qc : tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ∑∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp ∑Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện ∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống m :hệ số đồng thời Trong tính tốn sơ ta tính tổng cơng suất phản kháng u cầu hệ thống công thức sau đây: ∑Qyc = ∑Qpt + 15%∑Qpt (1.3.2) Công suất phản kháng phụ tải tính theo cơng thức sau Q =P* tgφ (1.3.3) Từ cosφ= 0.85 ta suy tgφ= 0.62 Ta có bảng số liệu sau: bảng 1.3.1:cơng suất phản kháng phụ tải Các hộ phụ tải Q(MVAr) 22.31 18.59 Áp dụng công thức 1.3.2 ta có 21.69 4 12.39 5 16.73 24.7 ∑Qyc= 1.15*(22.311+18.592+21.691+12.395+16.733+24.79)=133.988 MVAr Ta lại có :∑QF = ∑PF *tgφ = 216.2 *0.62=133.988 MVAr Từ kết tính tốn ta nhận thấy tổng công suất phản kháng nguồn phát vừa dúng lượng công suất phản kháng yêu cầu hệ thống.Vây ta tiến hành bù công suất phản kháng KẾT LUẬN Sau tính tốn ta có số liệu phụ tải cho bảng 1.3.2 Các hộ tiêu P(MW) Q(MVAr) S(MVA) cosφ 36 22.311 42.35 0.85 thụ 30 35 20 27 40 18.592 21.691 12.359 16.733 24.79 35.29 41.18 23.53 31.76 47.06 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Bảng 1.3.2 Số liệu tính tốn hộ phụ tải Chương Dự kiến phương án nối dây mạng điện so sánh tiêu kỹ thuật 2.1 Mở đầu Các tiêu kinh tế kỹ thuật mạng diện phụ thuộc nhiều vào sơ đồ Vì sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ , đảm bảo độ tin cậy cần thiết chất lượng điện yêu cầu hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn vận hành ,khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải Từ sơ đồ mặt nguồn điện phụ tải cho đưa phương án nối dây cho mạng điện trên.Qua tiến hành đánh giá sơ giữ lại phương án sau tiến hành tính tốn thông số phương án 2.2 Phương án nối dây 2.2.1 Sơ đồ nối dây N 6 Hình 2.2.1 :sơ đồ mạng điện phương án 2.2.2 Tính điện áp vận hành mạng điện Điện áp vận hành mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến tiêu kinh tế kỹ thuật ,cũng đặc trưng kỹ thuật mạng điện Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố :công suất phụ tải ,khoảng cách phụ tải nguồn cung cấp điện,vị trí tương đối phụ tải với nhau,sơ đồ mạng điện Điện áp định mức mạng điện chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ mạng điện xác định theo giá trị công suất đoạn đường dây mạng điện Có thể tính điện áp định mức đường dây theo công thức kinh nghiệm sau: Uvhi = 4.34* li  16 * Pi (2.1) Trong : li : khoảng cách truyền tải đoạn đường dây thứ i (km) Pi :Công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt nguồn điện phụ tải ta có điện áp vận hành đoạn đường dây sau: Đoạn đường Cống suất Chiều dài Điện áp vận Điện áp định dây truyền đoạn đường hành,kv mức tải ,MVA dây ,km mạng diện ,kv N-1 36+j 22.31 70.71 110.4 N-2 30+j 18.592 78.1 102.53 110 N-3 35+j 21.691 85.44 110.26 N-4 20+j 12.395 121.66 91.2 N-5 27+j 16.733 80.62 98.26 N-6 40+j 24.79 60.83 114.89 Bảng 2.1 Điện áp vận hành đoạn đường dây điện áp vận hành mạng điện Điện áp vận hành tính phương án dùng làm điện áp vận hành chung cho phương án 2.2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn đoạn đường dây phương án chọn Các mạng điện 110kv thực chủ yếu đường dây không.Các dây dẫn sử dụng dây nhôm lõi thép (AC) Đối với mạng điện khu vực ,các tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ kinh tế dòng điện nghĩa : Fkt  I max J kt (2.2) Trong : Imax : dịng điện chạy đường dây chế độ phụ tải cực đại,A; Jkt : mật độ kinh tế dòng điện,A/mm2 Với dây AC Tmax =5000h ta tra bảng có : Jkt = 1.1A/mm2 Dòng điện chạy đường dây chế độ phụ tải cực đại tính cơng thức : I max  S max *103 n * U dm A (2.3) Trong : n: số mạch đường dây Uđm : điện áp định mức mạng điện,kv Smax : công suất chạy đường dây phụ tải cực đại,MVA Đối với đường dây không , để không xuất vầng quang dây nhơm lõi thép cần phải có tiết diện F 70 mm2 Sau ta tính tốn đoạn đường dây phương án Đoạn N-1  S =(36+ j22.31)+(30+j18.592)=66+j40.902 MVA Im ax  66  40.902 2 * 110 203.77 Fkt  185mm 1.1 * 10 203.77 A Ta chọn Ftc= 185 mm2 Đoạn 1-2  S 30  j18.592 MVA Im ax  Fkt  30  18.592 2 * * 110 * 10 92.62 A 92.62 84.02mm 1 Chọn Ftc=95 mm2 Đoạn N-3  S (35  j 21.691)  ( 20  j12.395) 55  j 34.09 MVA 552  34.09 *103 169.8 A * *110 169.8 F kt  154.4mm 1.1 I max  Chọn Ftc= 150 mm2 Đoạn 3-4 I max  20  12.395 110 * * * 10 61.75 A Fkt  61.75 56.13mm 1 Chọn Ftc= 70mm2 Đoạn N-6  S (27  j16.733)  (40  j 24.79) 67  j 41.523MVA I max  67  41.523 * 10 206.86 A * * 110 206.86 Fkt  188.05mm 1.1 Chọn Ftc=185 mm2 Đoạn 5-6 I max  Fkt 27  16.733 2 * * 110 83.36  75.78 A 1.1 * 10 83.36 A Chọn Ftc=70 mm2 Từ tiết diện tiêu chuẩn đoạn đường dây chọn ,tra bảng 33 sách mạng lưới điện ta có dịng điện lâu dài cho phép chạy đoạn đường dây tra bảng cho ta điện trở điện kháng đơn vị tương ứng với đoạn đường dây chọn Đoạn đường Kiểu dây Icp dây dẫn (A) N-1 AC-185 510 1-2 AC-95 330 N-3 AC-150 445 3-4 AC-70 265 N-6 AC-185 510 6-5 AC-70 265  S MVA 66+j40.902 30+j18.592 55+j34.09 20+j12.395 67+j41.523 27+j16.733 R0(Ω/m) X0(Ω/m) 0.17 0.33 0.21 0.45 0.17 0.45 0.409 0.429 0.416 0.44 0.409 0.44 Bảng2.2 Dòng điện cho phép lâu dài chạy đoạn đường dây điện trở điện kháng đơn vị tương ứng với đoạn đường dây 2.2.4 Tính tổn thất điện áp mạng điện trường hợp vận hành bình thường chế độ cố Tổn thất điện áp đoạn đường dây chế dộ vận hành bình thường tính cơng thức U ibt   P *r  Q * x i i i U dm i *100(%) (2.4) Trong ∆Uibt : tổn thất điện áp đoạn đường dây thứ i,% Pi, Qi : Công suất tác dụng công suất phản kháng chạy đoạn đường dây thứ i ri, xi : điện trở điện kháng đơn vị đoạn đường dây thứ i Trong chế độ cố , mạng điện phương án đường dây mạch nên tổn thất điện áp chế độ cố (đứt đoạn đường dây ) tính theo cơng thức : ∆Uisc =2*∆Uibt (2.5) Đối với đoạn đường dây N-1 U N  1bt  66 * 0.17 * 70.71  40.902 * 0.409 * 70.71 * 100 8.2% * 110 Trong trường hợp ngừng mạch đoạn đường dây N-1 ,ta có: ∆U N-1sc= 2*8.2=16.4% Tính tốn tương tự đoạn đường dây cịn lại ta có bảng số liệu sau: Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) Đường dây ∆Ubt(%) ∆Usc(%) N-1 8.2 16.4 3-4 2.5 1-2 N-6 7.1 14.2 N-3 6.6 13.2 6-5 5.1 10.2 Bảng 2.3 Tổn thất điện áp đoạn đường dây mạng điện Từ bảng số liệu ta có: Tổng tổn thất điện áp đoạn đường dây N-1-2 chế độ vận hành bình thuờng chế độ cố : ∆UN-1-2 bt=8.2+3=11.2 % Trên đoạn đường dây ta nhận thấy cố đứt mạch đường dây đoạn N-1 nguy hiểm trường hợp dứt mạch đường dây đoạn 1-2 Do ta có tổn thất điện áp chế độ cố là: ∆UN-1-2sc=16.4+3=19.4 % Tương tự đoạn đường dây N-3-4 ta có: ∆UN-3-4bt =6.6+2.5=9.1 % ∆UN-3-4 sc=13.2+2.5=15.7 % Đối với đoạn đường dây N-6-5 ∆UN-6-5 = 7.1+5.1=12.2 % ∆UN-6-5sc=14.2+5.1=19.3 % Từ kết nhận thấy ,tổn thất điện áp lớn chế độ vận hành bình thường là: ∆UN-6-5=12.2% Tổn thất điện áp chế độ cố : ∆UN-6-5sc= 19.3% 2.2.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng trường hợp cố Sự cố nguy hiểm đứt đoạn đưòng dây ,khi dịng điện cố gấp đơi giá trị dịng điện chế độ vận hành bình thường 10