Thiết kế lưới điện khu vực

Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ án tốt nghiệp phần thứ thiết kế lới điện khu vực CHƯƠNG : Các lựa chọn kỹ thuật 1.1.phân tích nguồn phụ tải 1.Sơ đồ địa lý: 44,72 2.Những số liệu nguồn cung cấp: a.Nhà máy 1: Công suất đặt: P1=4x50=200MW Hệ số công suất: cos=0,85 Điện áp định mức: Uđm=10kV b.Nhà máy 2: Công suất đặt: P2=3x50=150MW Hệ số công suất: cos=0,85 Điện áp định mức: Uđm=10kV 3.Những số liệu phụ tải: Đợc biểu diễn nh bảng sau Pt1 Pt2 Pt3 Pt4 Pt5 Pt6 Pt7 Pmax 29 18 18 29 38 18 38 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 cos Yêu cầu ĐCĐA Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Yêu cầu độ tin cậy Tất phụ tải đợc cấp điện từ nguồn Ta có nhận xét nh sau : SV Đặng Phúc Thọ HT§3_K45 Pt8 Pt9 29 0.85 Kt 29 0.85 Kt Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ án tốt nghiệp Hệ thống đợc thiết kế gồm hai nhà máy, nhà máy loại nhiệt điện, cung cấp cho phụ tải Đa số phụ tải nằm lân cận hai nhà máy, điều kiện thuận lợi để đề phơng án nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho hộ phụ tải nối liên lạc hai nhà máy thành hệ thống điện Để đảm bảo cung cấp điện ta phải ý đến hộ phụ tải, tính chất hộ tiêu thụ điện để có phơng thức cung cấp điện nhằm đáp ứng đợc yêu cầu hộ dùng điện Theo nh sơ đồ bố trí vị trí phụ tải vị trí nhà máy điện ta thấy rằng: Phụ tải xa nguồn phụ tải 5&7 với khoảng cách tới nguồn 100km, phụ tải gần nguồn phụ tải với khoảng cách tới nguồn I 53,85km , phụ tải với khoảng cách tới nguồn II 50,99km Các hộ phụ tải 1, 2, 5, 6,7 gần nhà máy điện I, nên phơng án nối dây xu hớng nhà máy nhiệt điện cung cấp Các hộ phụ tải lại gần nhà máy nhiệt điện II nên phơng án nối dây chủ yếu nhà máy cung cấp Nhà máy nhiệt điện I gồm tổ máy, công suất tổ máy 50MW, tổng công suất lắp đặt nhà máy I 200MW Nhà máy nhiệt điện II gồm tổ máy, công suất tổ máy 50MW, tổng công suất lắp đặt nhà máy II 150MW Nhà máy I chủ yếu cung cấp cho hộ phụ tải 1, 2, , , víi tỉng c«ng st phụ tải max 132MW Còn nhà máy II cung cấp chủ yếu cho hộ phụ tải 6, 7, , với tổng công suất phụ tải cực đại 114MW Tổng công suất phát NM lµ : PF = 4.50 + 3.50 = 350MW Giả thiết tất phụ tải hoạt động hết công suất , tổng công suất phụ tải yêu cầu : Ppt = 246 MW Nh chế độ bình thờng mà tất tổ máy hoạt động lợng công suất NM cung cấp cho phụ tải thoả mÃn Do yêu cầu ĐTC tất phụ tải phải đợc cấp điện từ nguồn nên ta dùng đờng dây mạch Tóm lại ta thiết kế mạng điện ta cần ý điều kiện sau: Phân tích dự báo phụ tải phải xác Đảm bảo cho nhà máy vận hành với công suất tối thiểu chế độ cực đại phải thoả mÃn nhu cầu phụ tải Đảm bảo đợc điều kiện khí tợng, thuỷ văn, địa chất, địa hình, giao thông vận tải Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải Dựa vào khả cung cấp điện nhà máy yêu cầu phụ tải ta định chế độ vận hành cho nhà máy điện cho kinh tế đảm bảo ổn định cho hệ thống 1.2 Chọn cấp điện áp định mức lới Ta tính điện áp nhánh mà khoảng cách từ phụ tải đến NMĐ gần nhất: Ta có công suất khoảng cách từ phụ tải đến nguồn gần cho bảng sau: SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn Phụ tải S (MW) 29+j17,97 18+j11,155 18+j11,155 29+j17,97 38+j23,55 18+j11,155 38+j23,55 29+j17,97 29+j17,97 ®å ¸n tèt nghiÖp L (km) 53,85 100 70,71 56,57 82,46 67,08 85,44 95,39 50,99 Việc chọn cấp điện áp vận hành hệ thống điện quan trọng Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải dộ dài đờng dây tải điện mà ta chọn độ lớn điện áp vận hành cho thích hợp Nếu công suất truyền tải lớn tải điện xa ta dùng điện áp lớn có lợi giảm đợc đáng kể tổn thất công suất truyền tải đờng dây nhng làm tăng tổn thất công suất vầng quang phí vốn đầu t vào cách điện cho đờng dây máy biến áp Để xác định cấp điện áp cho hƯ thèng, theo kinh nghiƯm thiÕt kÕ ®· ®a đợc công thức: U=4,34 L+16 P Trong đó: L: khoảng cách truyền tải (km) P: công suất truyền tải đờng dây (MW) Đối với phụ tải ta cã : U =4 ,34 √ 53,85+16.29=98 , 76 kV U =4 ,34 √ 100+16 18=85 , 49 kV U 3=4 ,34 √ 70, 71+16 18=82,2kV U =4 ,34 √55 ,57+16 29=90 kV U 5=4 ,34 √ 82 ,46+16 38=114 ,04 kV U 6=4 ,34 √67 ,08+16 18=81,78 kV U 7=4 ,34 √85 ,44 +16 38=114 ,286 kV U =4 ,34 √95, 39+16.29=102,65kV U =4 ,34 √50 , 99+16 29=98 , 49 kV Ta nhận thấy điện áp vận hành hệ thống gần với giá trị định mức 110 kV , ta chọn điện áp định mức sơ hệ thống Uđm = 110 kV 1.3 Các lựa chọn kỹ thuật Do khoảng cách truyền tải từ nguồn đến phụ tải tơng đối lớn ta chọn đờng dây truyền tải không SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ án tốt nghiệp Yêu cầu độ tin cậy tất phụ tải đợc cấp điện từ nguồn nên ta sử dụng đờng dây mạch Ta chọn dây nhôm lõi thép làm dây truyền tải đảm bảo đợc khả dẫn điện , độ bền học cao đảm bảo đợc kinh tế Vì mạng điện có điện áp định mức sơ 110kV nên ta chọn cột bê tông cốt thép hợp lý SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG : Cân sơ công suất Tính bù cỡng công suất phản kháng Để hệ thống điện làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho hộ phụ tải điện nguồn điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q cho hộ phụ tải, tức thời điểm phải luôn tồn cân công suất phát công suất tiêu thụ hộ phụ tải công suất tiêu tán phần tử hệ thống Mục đích phần ta tính toán xem nguồn phát có đáp ứng đủ công suất tác dụng công suất phản kháng cho hộ phụ tải không? Từ định phơng thức vận hành cho nhà máy nh lới điện nhằm đảm bảo cung cấp điện nh chất lợng điện tức bảo đảm tần số điện áp luôn ổn định giới hạn cho phép 2.1 Cân công suất tác dụng: Cân công suất tác dụng công suất phản kháng thực cho chế dộ max Tổng công suât phát NMĐ phải lớn công suất yêu cầu Nếu công suất tác dụng nguồn điện nhỏ yêu cầu phụ tải tần số giảm Cân công suất tác dụng có tính chất toàn hệ thống, tần số nơi hệ thống điện nh PFPyc = m.Ppt+PPmd+ Ptd+ Pdtr Trong đó: PF: tổng công suất tác dụng định mức nhà máy điện m : hệ số đồng thời, đồ án lấy m=1 Ppt: tổng công suất tác dụng cực đại hộ tiêu thụ PPmd: tổng tổn thất công suất tác dụng đờng dây máy biến áp, đồ án ta chọn 10%.m.Ppt Ptd: tổng công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện, có giá trị khoảng 8-10%.PF Trong đồ án ta chọn là: Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Ptd= 8%PF Pdtr: tổng công suất tác dụng dự trữ toàn hệ thống, ta lấy công suất tổ máy phát lớn Do ta có: Tổng công suất tác dụng định mức nhà máy điện: PF=4.50+3.50=350MW Tổng công suất tác dụng cực đại hộ tiêu thụ: Ppt=18.3+29.4+38.2=246MW Tổng tổn thất công suất tác dụng đờng dây máy biến áp: PPmd=10%.m.Ppt=10%.1.246=24,6 Tổng công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện: SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ ¸n tèt nghiƯp ΣPtd= Σ8%.ΣPF = 28MW Tỉng c«ng st tác dụng dự trữ toàn hệ thống là: Pdtr= Σ50MW Ta cã : Pyc = 246+24,6+28+50 = 348,6MW ΣPF = 350MW Pyc = 348,6MW Vậy hai nhà máy cung cấp đủ công suất tác dụng cho hộ phụ tải vận hành chế độ cực đại sửa chữa tổ máy hệ thống đủ công suất cung cấp cho phụ tải 2.2 Cân công suất phản kháng: Nếu công suất phản kháng phát nhỏ yêu cầu điện áp giảm ngợc lại Khác với công suất tác dụng, cân công suất phản kháng vừa có tính chất hệ thống vừa có tính chất địa phơng, có nghĩa chỗ hệ thống đủ nhng chỗ khác hệ thống lại thiếu công suất phản kháng Tổng công suất phản kháng phát NMĐ phải lớn công suất phản kháng yêu cầu QF Qyc= Qpt+PQB+PQL- PQC+ Qtd+ Qdtr Trong đó: QF: tổng công suất phản kháng định mức nhà máy điện Qpt: tổng công suất phản kháng cực đại phụ tải PQB: tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp, đồ án ta lấy PQB=12%.Qpt PQL: tổng tổn thất công suất phản kháng đờng dây mạng điện PQC: tổng công suất phản kháng dung dẫn đờng dây cao áp sinh ra, bớc tính sơ với mạng điện có điện áp 110kV, ta coi: PQC= PQL Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện đợc xác định theo công thức: Qtd= Ptd.tgtd Trong đồ án ta chọn: costd=0,8 Qdtr: tổng công suất phản kháng dự trữ toàn hệ thống, lấy công suất phản kháng tổ máy lớn hệ thống Thay số vào ta đợc: Tổng công suất phản kháng định mức nhà máy điện: QF=PF.tgF=350.tg(arccos(0,85))=216,91 MVAr Tổng công suất khản kháng cực đại phụ tải: Qpt= Ppt.tgpt = 152,457 MVAr SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ án tốt nghiệp Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp: PQB=12%.Qpt=28,94 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy: Qtd= Ptd.tgtd=21 MVAr Tổng công suất phản kháng dự trữ toàn hệ thống: Qdtr=QFmax=PFmax.tgF=30,987 MVAr Tổng công suất phản kháng cần bù là: Σ Σ ΣΣQyc = m.ΣQpt+ΣΔPQB+ ΣΣQtd+ ΣΣQdtr =233,384 MVAr Ta nhận thấy QF Qyc Do ta phải bù cỡng công suất phản kháng Qb = Qyc - ΣQF = 233,384-216,91 = 16,474MVAr 2.3 Bï s¬ bé công suất phản kháng: Theo nguyên tắc ta bù cho ë xa, cosφ thÊp, phơ t¶i lín Ta nhËn thấy phụ tải & có công suất lớn nh nhau, ta bï cho tríc Gi¶ thiÕt ta bï hÕt cho mét lỵng Qb = 16,474 Ta cã : Q7 = 38.tg(arcos0,85) = 23,55 MVAr Mặt khác : Qb = Q7 - Q7 Q7 = Qb - Q7 = 7,076  tgφ7’ =7,076/38 = 1,0862  cosφ7’ = 0,980,95 Do ®ã ta chØ bï ®Õn cos Σφ7’ = 0,95 cosφ7’ =0,95 tgφ7’ =0,3287 Vëy Qb7 = 23,55- 12,49 = 11,06MVAr Lợng lại ta tiÕp tôc bï cho Qb5 = 16,474- 11,06 = 5,414MVAr ’  Q5 = 23,55 - 5,414 = 18,136MVAr  tgφ5’ =0,477 cosφ5’ =0,9 Ta cã b¶ng phân bố phụ tải : Phụ tải Trớc bù Lợng Qb Sau bù 29+j17,97 Không bù 29+j17,97 18+j11,155 Kh«ng bï 18+j11,155 18+j11,155 Kh«ng bï 18+j11,155 29+j17,97 Kh«ng bï 29+j17,97 38+j23,55 38+j18,14 Bï.Qb=5,414.cosφ=0,9 18+j11,155 Kh«ng bï 18+j11,155 38+j23,55 38+jj12,49 Bï.Qb=11,06.cosφ=0,95 29+j17,97 Không bù 29+j17,97 29+j17,97 Không bù 29+j17,97 SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG : Thành lập phơng án lới đIện Tính toán kỹ thuật phơng án 3.1.Dự kiến phơng thức vận hành cho nhà máy Việc định phơng thức huy động nguồn toàn hệ thống nh việc xác định trình tự vận hành nhà máy điện phải xác hợp lý, chặt chẽ kinh tế kỹ thuật Đối với nhà máy điện xét nhà máy nhiệt điện nên phụ tải kinh tế (0,6-0,85) phụ tải định mức, ta chọn P kt=80%Pđm 1.Khi phụ tải cực đại: Nếu cha tính đến công suất dự trữ tổng công suất yêu cầu hệ thống là: Pyc=Ppt+PPmd+ Ptd Thay số ta đợc: Pyc=246+10%.24,6+8%.246=290,3 MW Để đảm bảo cân công suất tác dụng hệ thống, ta cho nhà máy nhận phụ tải trớc trớc Công suất nhà máy I phát lên lới là: Pvh1 =P F Ptd 1=80%.P dm1 −8 %.(80%P dm1 + ∑ ΔPP md ) 80 200 186 ,4=142 MW 100 100 Công suất nhà máy II phải đảm nhận là: PF2= Pyc-PF1=290,3- 80%.200=130,3 MW=86,8%.PdmF2 Công suất tự dùng nhà máy II là: Ptd2= Ptd-Ptd1= 28-15 = 13 MW Công suất nhà máy II phát lên lới là: Pvh2=PF2-Ptd2=130,3-13=117,3 MW Vậy chế độ phụ tải cực đại ta có phơng thức vận hành cho hai nhà máy là: Nhà máy I phát công suất 160 MW, có tổ máy vận hành Nhà máy II phát công suất 130,3 MW, có tổ máy vận hành 2.Khi phụ tải cực tiểu: Cũng theo nguyên tắc nh để phân bố công suất cho hai nhà máy, để cho đạt đợc yêu cầu tối thiểu kĩ thuật kinh tế Ta cã : Pmin = 50%.Pmax = 123MW T¬ng tù nh trên: Pyc=Pptmin+PPmd+ Ptd = Pptmin+10%.Pptmin+8% Pptmin =123+12,3+9,84=145,14 MW Để đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật ta cho nhà máy I nhận phụ tải trớc, đó: SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn đồ ¸n tèt nghiƯp Gi¶ thiÕt cho tỉ m¸y nghØ, công suất phát NM I chế độ phụ tải cực tiểu là: PF1 = 80%Pđmmin =0,8.100=80MW Vậy ta cho tổ máy nghỉ phát với 80% Pđm1 Công suất nhà máy I phát lên lới là: Pvh1 =P F −Ptd 1=80 %.P dm1 min−8%.(80 % Pdm 1min + PPmd )=72,6 MW Công suất nhà máy II phải đảm nhận là: PF2= Pyc-PF1=145,14-80%.100=65,14 MW Vậy ta cho tổ máy nghỉ phát với PF2=65,14%.PdmF2 Vậy ta cho nhà máy II vận hành với tổ máy nghỉ phát 61,12%P đm Công suất tự dùng nhà máy II là: Ptd2= Ptdmin-Ptd1 =14-7,4=6,6 MW Công suất nhà máy II phát lên lới là: Pvh2=PF2-Ptd2=58,5MW Vậy chế độ phụ tải cực tiểu ta có phơng thức vận hành cho hai nhà máy là: Nhà máy I phát công suất 80 MW, có tổ máy vận hành Nhà máy II phát công suất 65,14 MW, có tổ máy vận hành 3.Trờng hợp cố: Ta có công suất tổ máy NM lµ nh nhau, NM I cã tỉng công suất phát lớn nên cố tổ máy bên NM I ảnh hởng so với cố I tổ máy bên NM II Ta cần tìm phơng thức vận hành hợp lý cho hai nhà máy giả sử nhà máy I có tổ máy bị cố, ta có: Tổng công suất yêu cầu hệ thống là: Pyc =Ppt+PPmd+ Ptd =290,3 MW Ta cho nhà máy I vận hành với 100% công suất định mức, ta có công suất nhà máy I phát lên lới là: Pvh1 =P F Ptd 1=136 MW Công suất nhà máy II phải đảm nhận là: PF2= Pyc-PF1=290,3-150=140,3 MW=93,5%.PdmF2 Công suất tự dùng nhà máy II là: Ptd2= Ptd-Ptd1 = 28-14 = 14 MW Công suất nhà máy II phát lên lới là: Pvh2=PF2-Ptd2=140,3-14=126,3 MW Vậy chế độ cố ta có phơng thức vận hành cho hai nhà máy là: Nhà máy I phát công suất 150 MW, có tổ máy vận hành Nhà máy II phát công suất 140,3MW, có tổ máy vận hành Bảng tổng kết phơng thức vận hành cho hai nhà máy: SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45 Bộ môn hệ thống đIện-Đhbkhn Nhà máy NĐ I NĐ II Phụ tải cực đại Số tổ máy PF(MW) làm việc 160 4x50 =80% 130,3 3x50 =86,8% đồ án tốt nghiệp Phụ tải cực tiểu Số tổ máy PF(MW) làm việc 80 2x50 =80% 65,14 2x50 =65,14% ChÕ ®é sù cè Sè tỉ máy PF(MW) làm việc 150 3x50 =100% 140,3 3x50 =93,5% 3.2.Thành lập phơng án lới điện Nguyên tắc chung thành lập phơng án lới điện : Đảm bảo độ tin cậy theo yêu cầu Mỗi phụ tải đợc cấp điện đờng dây độc lập Để đảm bảo liên lạc chắn NMĐ , đờng dây liên lạc lộ song song Đảm bảo hiệu kinh tế lới điện : công suất phải đợc cấp điện cho phụ tải đờng dây gần , có hớng từ nguồn đến phụ tải dựa vào sơ đồ địa lý ta nhận thấy phụ tải có vị trí gần trung tâm phụ tải nên ta lấy pt5 làm điểm phân chia công suất Nhng ta phải xét trờng hợp lấy pt7 làm điểm phân chia công suất Các phơng án lựa chọn thiết kế: Sau xem xét yêu cầu cầu nguồn nh phụ tải ta đa phơng ¸n lùa chän ®Ĩ thiÕt kÕ nh sau :  Phơng án 60,83 km 42,43 km 53,85 km 56,57 km 101,98 km 82,46 km ND2 ND1 85,44 km 50,99 km 67,08 km 53,85 km SV Đặng Phúc Thọ HTĐ3_K45