Đồ án Mạng lưới điện

Đồ án Mạng lưới điện

Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước điện năng đóng vai trò đặc biệt quan trọng với nền kinh tế và đời sống nhân dân.Điện năng được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế vì nó dễ sản xuất truyền tải và đặc biệt là nó dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Tuy nhiên cũng giống các dạng năng lượng khác điện năng là hữu hạn nên vấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ thông truyền tải và cung cấp điện hợp lý tối ưu: Vận hành đơn giản , an toàn, thuận tiện cho bảo trì sửa chữa, giảm được chi phí đầu tư thi công, chi phí vận hành và tổn thất điện năng đồng thời đảm bảo chất lượng điện năng. Vì vậy đồ án môn học Mạng lưới điện là một bước quan trọng cho sinh viên ngành Hệ thống điện làm quen với những ứng dụng thực tế. Đây cũng là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra phương án tối ưu nhất. Mặc dù kiến thức còn hạn chế nhưng em cũng đã cố gắng để hoàn thành tốt đồ án môn học này. Em rất mong nhận được những lời góp ý từ các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin cảm ơn thầy Lê Thành Doanh đã hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này. Hà Nội, Ngày 2 Tháng 5 Năm 2014 Sinh viên Đinh Trọng Thủy SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 1 Đại học Điện Lực Mục lục 1 Phân tích nguồn và phụ tải 4 1.1 Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.1 Nguồn điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.2 Phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.3 Sơ đồ mặt bằng nguồn điện và phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Phân tích phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Dự kiến phương án, tính toán sơ bộ và lựa chọn phương án 7 2.1 Lựa chọn các phương án nối dây của mạng điện . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Lựa chọn các phương án về mặt kĩ thuật . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.1 Chọn lựa cấp điện áp định mức hệ thống . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây . . . . . . . 11 2.2.3 Tính tổn thất điện áp của hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.4 Kiểm tra tổn thất vầng quang và điều kiện phát nóng của dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 Tính toán chỉ tiêu kĩ thuật cho từng phương án . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.1 Phương án 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.2 Phương án 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3.3 Phương án 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.4 Phương án 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.5 Phương án 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3.6 Phương án 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.4 So sánh các phương án về mặt kĩ thuật lựa chọn phương án tối ưu . . . 26 3 So sánh các phương án về kinh tế lựa chọn phương án tối ưu 28 3.1 Tính toán kinh tế từng phương án . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2 Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh 3.1.1 Phương án 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.1.2 Phương án 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1.3 Phương án 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.1.4 Phương án 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 Tổng kết chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật các phương án được chọn . . . . . . 34 4 Lựa chọn máy biến áp, sơ đồ nối dây và bố trí các thiết bị của mạng điện 35 4.1 Chọn máy biến áp trong các trạm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.1.1 Tính toán công suất lựa chọn máy biến áp hạ áp ở các hộ phụ tải 35 4.2 Sơ đồ mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2.1 Bố trí thiết bị và khí cụ điện trên sơ đồ nối điện chính . . . . . . 37 5 Tính toán chế độ xác lập mạng điện 40 5.1 Tính toán chế độ bình thường phụ tải cực đại . . . . . . . . . . . . . . . 41 5.2 Cân bằng chính xác công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.3 Tính toán chế độ bình thường phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . . . . . 53 5.3.1 Tính toán cho nghỉ một máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5.3.2 Tính toán dòng công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.4 Tính toán chế độ sau sự cố . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6 Tính toán điều chỉnh điện áp 69 6.1 Phương pháp chung lựa chọn đầu phân áp cho MBA . . . . . . . . . . . 69 6.2 Chế độ phụ tải cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.3 Chế độ phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.4 Chế độ phụ tải sau sự cố . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 7 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện 74 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 3 Đại học Điện Lực Chương 1 Phân tích nguồn và phụ tải 1.1 Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải 1.1.1 Nguồn điện Nguồn điện cung cấp cho mạng khu vực là một nguồn có công suất vô cùng lớn. Mọi sự thay đổi và biến động của phụ tải không làm thay đổi điện áp trên thanh góp của nguồn. Vì vậy ta không phải cân bằng công suất 1.1.2 Phụ tải Trong hệ thông điện có 6 loại phụ tải có đặc điểm trong bảng sau: Thông số Phụ tải 1 2 3 4 5 6 P max (MW) 32 21 28 29 30 32 P min (MW) 0,78P max - - - - - Cosϕ đm 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 U đm 22 22 22 22 22 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT T KT KT KT KT Loại I III I I I I T max (h) 4200 4200 4200 4800 4800 4800 4 Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh 1.1.3 Sơ đồ mặt bằng nguồn điện và phụ tải Các nguồn điện và phụ tải được bố trí theo hình sau: 1.2 Phân tích phụ tải Phụ tải được phân làm 3 loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện: -Hộ loại I: Bao gồm các phụ tải quan trọng nhất khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ làm hỏng các thiết bị, phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế, gây ảnh hưởng xấu về mặt chính trị ngoại giao. Theo yêu cầu và độ tin cậy hộ loại I phải được cung cấp điện từ 2 nguồn độc lập, thời gian ngừng cấp điện cho cho phép trong thời gian đóng tự động nguồn dự trữ. Đường dây cung cấp điện cho hộ loại I là đường dây kép hoặc mạch vòng. -Hộ loại II: Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây thiệt hại về mặt kinh tế do sản xuất đình trệ, công nhân phải ngừng làm việc. Do vậy mức đảm bảo cung cấp điện cho hộ loại này dựa trên yêu cầu kinh tế. -Hộ loại III: Bao gốm các phụ tải không mấy quan trọng, nghĩa là những phụ tải mà việc mất điện không gây thiệt hại nghiêm trọng.Do vậy hộ loại này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho phép ngừng cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thay thế phần hư hỏng của mạng điện nhưng không quá 1 ngày. Mạng điện mà ta cần thiết kế bao gồm 6 phụ tải với tổng công suất lớn nhất là P max = 172(MW ). Tổng công suất cực tiểu là P min = 4, 68(MW ) SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 5 Đại học Điện Lực Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh Các phụ tải 1,3,4,5,6 có mức đảm bảo cung cấp điện cao nhất( loại I) nên sẽ được cung cấp điện bởi đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục.Phụ tải 2 có mức độ cung cấp điện (loại III) nên sẽ được cung cấp bằng đường dây đơn. Có 6 phụ tải 1,2,3,4,5,6 trong đó có phụ tải 2 yêu cầu điều chỉnh điện áp thường còn 1,3,4,5,6 yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Có độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp và có giới hạn như sau: + Trong chế độ phụ tải lớn nhất dU% = 5% + Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất dU% = 0% + Trong chế độ sau sự cố dU% = 0, 5% Dựa vào bảng số liệu phụ tải sau khi tính toán ta được bảng số liệu sau: Phụ tải P max (MW ) Q max (MV Ar) S max (MW ) P min (MW ) Q min (MV Ar) S min (MW ) 1 32 18,99 37,21 24,96 14,81 29,02 2 21 12,46 24,42 16,38 9,72 19,05 3 28 16,61 32,56 21,84 12,96 25,4 4 29 17,2 33,72 22,62 13,42 26,3 5 30 17,8 34,88 23,4 13,88 27,21 6 32 18,99 37,21 24,96 14,81 29,02 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 6 Đại học Điện Lực Chương 2 Dự kiến phương án, tính toán sơ bộ và lựa chọn phương án 2.1 Lựa chọn các phương án nối dây của mạng điện Theo yêu cầu thiết kế ta phải đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I, đây là phụ tải quan trọng nhất.Đối với loại phụ tải này nếu ngừng cung cấp điện có thể gây thiệt hại nghiêm trọng. Do mức độ quan trọng của loại phụ tải này nên các đường dây cung cấp điện phải được bố trí hợp lý sao cho khi gặp sự cố hư hỏng ở bộ phận nào thì đường dây đó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ phụ tải. Việc lựa chọn phương án nối dây của mạng điện phải đảm bảo các yêu cầu chính sau: + Cung cấp điện liên tục. + Đảm bảo chất lượng điện năng. + Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện. + Đảm bảo tính kinh tế và khả năng phát triển trong tương lai. + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Dựa vào mặt bằng thiết kế yêu cầu của các phụ tải ta đưa ra các phượng án nối dây sau đây: Phương án 1: 7 Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh Phương án 2: Phương án 3: SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 8 Đại học Điện Lực Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh Phương án 4: Phương án 5: SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 9 Đại học Điện Lực Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh Phương án 6: 2.2 Lựa chọn các phương án về mặt kĩ thuật Để so sánh các phương án về mặt kĩ thuật ta phải xét đến các nội dung sau: + Chọn lựa cấp điện áp định mức của hệ thống. SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 10 Đại học Điện Lực [...]... Đinh Trọng Thủy -D6H2 21 Đại học Điện Lực GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng : ∆Umaxsc % = 5, 06% < 20% Kết luận : Phương án 4 thỏa mãn yêu cầu về kĩ thuật 2.3.5 Phương án 5 Sơ đồ mạng điện phương án 5 : Tính dòng công suất chạy trên đoạn kín NĐ-5-6-NĐ Ta giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất Dòng công suất chạy trên đoạn N-6: S6 (LN −5 + L5−6 )... Doanh Đồ án lưới điện Tổn thất Phương án điện áp 1 2 3 4 ∆Umaxbt % 2,15 3,8 3,8 3,8 ∆Umaxsc % 4,3 5,06 6,8 5 6 5,81 5,45 5,06 5,06 5,86 Qua bảng tổng kết ta thấy 4 phương án đầu có ∆Umaxbt % và ∆Umaxsc % nhỏ hơn so với 2 phương án còn lại nên ta sử dụng 4 phương án đầu để tiến hành so sánh kinh tế chọn phương án tối ưu SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 27 Đại học Điện Lực Chương 3 So sánh các phương án về... điện áp của hệ thống Tổn thất điện áp của hệ thống được tính theo công thức sau : ∆U % = SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 Pi Ri + Qi Xi 100% 2 n.Uđm 11 Đại học Điện Lực GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện Trong đó: Pi , Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i; Ri , Xi là điện trở và điện kháng của đường dây thứ i Chú ý rằng tổn thất điện áp chỉ tính cho phạm vi 1 cấp điện. ..GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện + Chọn lựa tiết diện dây dẫn + Tính toán tổn thất điện áp + Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố 2.2.1 Chọn lựa cấp điện áp định mức hệ thống Ta sẽ chọn cấp điện áp định mức của hệ thống là Udm = 110(kV ) 2.2.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây Mạng điện mà ta đang xét là mạng điện khu vực do đó người ta thường lựa... phương án tối ưu Trên thực tế việc quyết định lựa chọn bất kì một phương án thiết kế nào của hệ thống điện đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế kĩ thuật.Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là chi phí tính toán hằng năm phải bé nhất Trong các phương án đã chọn đều thỏa mãn chỉ tiêu về kĩ thuật ta phải so sánh về mặt kinh tế để lựa chọn phương án tối ưu Vì các phương án so sánh... dòng điện lớn nhất khi có sự cố ( là khả năng xảy ra khi một trong hai dây của đường dây kép bị đứt) Icp :là dòng điện cho phép lâu dài chạy qua dây dẫn Khc : là hệ số điều chỉnh nhiệt độ làm việc, lấy Khc = 1 Giờ ta sẽ đi xét từng phương án cụ thể SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 12 Đại học Điện Lực GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện 2.3 2.3.1 Tính toán chỉ tiêu kĩ thuật cho từng phương án Phương án. .. thường bằng ∆Umaxbt % = 3, 8% < 10% SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 17 Đại học Điện Lực GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng : ∆Umaxsc % = 5, 06% < 20% Kết luận : Phương án 2 thỏa mãn yêu cầu về kĩ thuật 2.3.3 Phương án 3 Sơ đồ mạng điện phương án 3 : Łựa chon tiết diện dây dẫn : Đường dây Số mạch Imax (A) Ftt (mm2 ) Dây dẫn Icp (A) N-1 2 161,74 147,036... thường bằng ∆Umaxbt % = 3, 8% < 10% SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 19 Đại học Điện Lực GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng : ∆Umaxsc % = 6, 8% < 20% Kết luận : Phương án 3 thỏa mãn yêu cầu về kĩ thuật 2.3.4 Phương án 4 Sơ đồ mạng điện phương án 4 : Lựa chọn dây dẫn : Đường dây Số mạch Imax (A) Ftt (mm2 ) Dây dẫn Icp (A) N-1 2 161,74 147,036 AC-150... mạng điện. Lấy avh = 0, 04 atc : là hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ atc = 28 1 Ttc GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện Ttc : thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, ở đây lấy Ttc = 8(năm) atc = 0, 125 Kd : là vồn đầu tư của mạng điện Trong đồ án môn học này vốn đầu tư chỉ tính đối với đường dây, còn các thiết bị khác như trạm biến áp, dao cách ly, máy cắt ta coi như nhau ở các phương án. .. áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng : ∆Umaxsc % = 5, 06% < 20% Kết luận : Phương án 5 thỏa mãn yêu cầu về kĩ thuật 2.3.6 Phương án 6 Sơ đồ mạng điện phương án 6 : Łựa chon tiết diện dây dẫn : SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 24 Đại học Điện Lực GVHD: TS.Lê Thành Doanh Đồ án lưới điện Đường dây Số mạch Imax (A) Ftt (mm2 ) Dây dẫn Icp (A) N-1 2 195,3 177,54 AC-185 510 3-2 1 128,17 116,52 AC-120 380 N-3 2 149,5 . Lực Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh Phương án 4: Phương án 5: SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 9 Đại học Điện Lực Đồ án lưới điện GVHD: TS.Lê Thành Doanh Phương án 6: 2.2 Lựa chọn các phương. thời gian ngừng cấp điện cho cho phép trong thời gian đóng tự động nguồn dự trữ. Đường dây cung cấp điện cho hộ loại I là đường dây kép hoặc mạch vòng. -Hộ loại II: Bao gồm những phụ tải quan trọng. kinh tế do sản xuất đình trệ, công nhân phải ngừng làm việc. Do vậy mức đảm bảo cung cấp điện cho hộ loại này dựa trên yêu cầu kinh tế. -Hộ loại III: Bao gốm các phụ tải không mấy quan trọng,