Tinh toan gia thanh tai dien 63102

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện PHầN 1: THIếT Kế lới điện khu vực Chơng 1: Phân tích nguồn phụ tải 1.1 Các số liệu nguồn cung cấp phụ tải 1) Sơ đồ địa lí Hình 1.1: Sơ đồ địa lý mạng điện 70,71 km 67,08 km 70,71 km 64,03 km 80,62 km NĐ1 150 km 70,71 km NĐ2 58,31 km 76,15 km 72,11 km 76,15 km 2) Nh÷ng sè liƯu vỊ ngn cung cấp Hệ thống điện gồm nhà máy nhiệt điện Tất tổ máy có công suất a) Nhà máy 1: - Công suất đặt: P1 = 6x50 = 300 MW - HƯ sè c«ng st: Cos = 0,85 - Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV b) Nhà máy 2: - Công suất đặt: P2 = 4x50 = 200 MW - HƯ sè c«ng st: Cos = 0,85 - Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV 3) Những số liệu phụ tải Trong hệ thống điện thiết kế có phụ tải Gồm có phụ tải loại I phụ tải loại III, có hệ số cos không hoàn toàn giống Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 4900 h Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp thờng khác thờng Điện áp định mức mạng điện thứ cấp 22 kV Phụ tải cực tiểu 50% phụ tải cực đại Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện Kết tính giá trị công suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu cho bảng Bảng 1.1: Giá trị công suất phụ tải chế độ Phụ tải Pmax (MW) Pmin (MW) Cos 36 18 0,92 42 21 0,90 40 20 0,95 36 18 0,90 15,3 7,67 20,3 10,1 46,6 23,3 I 38 19 0,9 18, 9,2 32 16 0,92 Qmax (MVAr) 38 19 0,9 18, 9,2 13,6 6,82 17,4 8,72 42, 21, I 42,1 34,7 17,3 I 40 21,0 I 42, 21, I I 32 16 0,9 15, 7,7 35, 17, I 32 16 0,9 15, 7,7 35, 17, III T T KT T T KT T T 22 22 22 22 22 22 22 22 Sè liÖu Qmin (MVAr) Smax (MVA) 39,1 Smin (MVA) 19,5 Loại hộ phụ I tải Yêu cầu ĐC KT điện áp Điện áp thứ 22 cÊp (kV) 13,1 6,58 20 1.2 Ph©n tÝch nguån phụ tải Từ số liệu rót c¸c nhËn xÐt sau: - HƯ thèng gåm nhà máy nhiệt điện: nhà máy có tổ máy công suất nhau, nhà máy có tổ máy công suất - Việc phân bố phụ tải sơ đồ địa lý hợp lý Nhà máy có công suất lớn cấp điện cho số đông phụ tải - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải xa nhất: 80,62 km (NĐ1-6) - Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần nhất: 58,31 km (NĐ2-8) - khoảng cách nhà máy nhiệt điện là: 150 km - Tổng công suất nguồn là: 500 MW - Tổng công suất phụ tải là: 326 MW - Hầu hết hộ phụ tải hộ loại I, riêng có phụ tải loại III - Khi thiết kế mạng điện cần đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu đà đề ra, đảm bảo mặt kỹ thuật với yêu cầu tối u kinh tế Chơng 2: Cân công suất, sơ xác định chế độ làm việc hai nhà máy 2.1 Cân công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng trình sản xuất điện sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện hệ thống điện đợc tiến hành đồng thời, tích luỹ điện sản xuất thành số lợng lu trữ Tại thời điểm có cân điện sản xuất điện tiêu thụ, điều có nghĩa thời điểm cần phải có cân công suất tác dụng phản kháng phát với công suất tác dụng Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện phản kháng tiêu thụ Nếu cân bị phá vỡ tiêu chất lợng điện bị giảm, dẫn đến giảm chất lợng sản phẩm làm tan rà hệ thống Công suất tác dụng phụ tải liên quan với tần số dòng điện xoay chiều Tần số hệ thống thay đổi cân công suất tác dụng hệ thống bị phá vỡ Giảm công suất tác dụng phát dẫn đến giảm tần số ngợc lại, tăng công suất tác dụng phát dẫn đến tăng tần số Vì thời điểm chế độ xác lập hệ thống điện, nhà máy điện hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất hệ thống điện Cân sơ công suất tác dụng đợc thực chế độ phụ tải cực đại hệ thống Đối với nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định phụ tải P 70% Pđm ; phụ tải P 30% Pđm máy phát ngừng làm việc Công suất phát kinh tế máy phát NĐ thờng (80 90)% Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 80% Pđm , nghĩa là: Pf = Pkt = 80% Pđm Phơng trình cân bằng: P dm m Ppt   Pmd   Ptd Pdtr Trong đó: + Pđm tổng công suất tác dụng định mức nhà máy điện Thay số vào ta có: Pđm = 300 + 200 = 500 MW + P pt tổng công suất tác dụng cực đại hộ tiêu thụ Thay sè vµo ta cã: m Ppt = 36+42+38+40+38+32+36+32+32 = 326 MW m hệ số đồng thời: lấy m = + Pmđ tổng tổn thất công suất tác dụng đờng dây máy biến áp lấy khoảng 5% mPpt Thay sè vµo ta cã: Pmd = 5% mPpt = 5%.326 = 16,3 MW + Ptd lµ tỉng công suất tác dụng tự dùng nhà máy ®iÖn Ta chän: Ptd = 10%( mPpt + Pmd) Thay sè vµo ta cã: Ptd = 10%(326 + 16,3) = 34,24 MW + Pdtr tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống Pdtr đợc xác định dựa vào biểu thức: P dtr Pdm m Ppt   P md  P td Thay sè vµo ta cã: Pdtr= 500 - 326 - 16,3 - 34,24 = 123,46 MW NhËn xÐt: - Pdtr lín công suất tổ máy lớn mạng điện - Pdtr chiếm 37,87% mPpt Nhà máy đảm bảo tốt khả cung cấp công suất tác dụng 2.2 Cân công suất phản kháng Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân đòi hỏi công suất tác dụng, mà với công suất phản kháng Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện Sự cân công suất phản kháng có quan hệ điện áp Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện Nếu công suất phản kháng phát lớn công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng tăng, ngợc lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì để đảm bảo chất lợng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phơng trình cân công suất phản kháng: Q dm Qb m Q pt   QB   QL   Q   Q   Q C td dtr Trong ®ã: + Qđm tổng công suất phản kháng định mức nhà máy điện Với Cos = 0,85 ta cã: tg  = 0,62 Thay sè vµo ta cã: Q®m = P®m tg = 500.0,62 = 310 MVAr + Qpt tổng công suất phản kháng cực đại phụ tải Thay số vào ta có: Qpt=15,34+20,34+18,4+13,15+18,4+13,63+17,44+15,5+15,5=147,7 MVAr + QB tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp Có thể lấy: QB = 15%Qpt Thay sè vµo ta cã: QB = 15%.147,7 = 22,16 MVAr + QL tổng tổn thất công suất phản kháng đờng dây mạng điện + QC tổng công suất phản kháng dung dẫn đờng dây cao áp sinh Đối với bớc tính sơ bộ, với mạng điện 110 kV ta coi: QL = QC + Qtd tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện: Q td  Ptd tgtd NÕu chän costd = 0,75 th× tgtd = 0,882 Thay sè vµo ta cã: Qtd = 34,24.0,882 = 30,2 MVAr + Qdtr tổng công suất phản kháng dự trữ toàn hệ thống Có thể lấy Qdtr công suất phản kháng tổ máy lớn nhÊt hÖ thèng Ta cã: Qdtr = 50.0,62 = 31 MVAr Ta tính đợc: Q b m Q pt   QB   QL   Q   Q   Q C td dtr  Q dm = 147,7+22,16+30,2+31-310 = -78,94 MVAr NhËn xÐt: Qb  có nghĩa công suất phản kháng phát thừa để đáp ứng công suất phản kháng hệ thống nên không cần bù sơ 2.3 Sơ xác định phơng thức vận hành cho hai nhà máy 1) Khi phụ tải cực đại Nếu cha kể đến dự trữ tổng công suất yêu cầu hệ thống lµ: P yc  Ppt   Pmd   Ptd Thay sè vµo ta cã: Pyc = 326+16,3+34,24 = 376,54 MW Công suất nhà máy lớn công suất nhà máy Để đảm bảo tính kinh tế ta xét nhà máy nhận phụ tải trớc Công suất nhà máy phát lên lới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 80%P®m1 - 10%(80%P®m1) = 0,80.300 - 0,1.0,80.300 = 216 MW Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện Nhà máy phải đảm nhận công suất phát lên lới: Pf2 = Pyc - Pf1 = 376,54 - 0,80.300 = 136,54 MW ChiÕm 68,27%Pđm2 nằm giới hạn công suất phát kinh tế tổ máy nhiệt điện từ 60 - 80%Pđm nên đảm bảo tính kinh tế Trong lợng tù dïng lµ 10%Pf2 = 13,65 MW 2) Khi phơ tải cực tiểu Nếu cha kể đến dự trữ tổng công suất yêu cầu hệ thống là: P yc  Ppt   Pmd   Ptd Thay sè vµo ta cã: Pyc = 376,54 : = 188,27 MW Khi phụ tải cực tiểu, nhà máy làm việc với nửa số tổ máy có Công suất nhà máy lớn công suất nhà máy Để đảm bảo tính kinh tế ta xét nhà máy nhận phụ tải trớc Công suất nhà máy phát lên lới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 80%P®m1 - 10%(80%P®m1) = 0,8.150 - 0,1.0,8.150 = 108 MW Nhà máy phải đảm nhận công suất phát lên lới: Pf2 = Pyc - Pf1 = 188,27 - 0,8.150 = 68,27 MW ChiÕm 68,27%P®m2 nằm giới hạn công suất phát kinh tế tổ máy nhiệt điện từ 60 - 80%Pđm nên đảm bảo tính kinh tế Trong lợng tự dùng 10%Pf2 = 6,83 MW 3) Trờng hợp cố Giả sử cố tổ máy lớn Cần tìm phơng án vận hành hợp lý cho hai nhà máy Hai nhà máy có tổ máy có công suất nhau, chọn trờng hợp tổ máy nhà máy ngừng hoạt động Nhà máy 1: 5x50 = 250 MW Nhà máy 2: 4x50 = 200 MW Nhà máy có công suất lớn nên để đảm bảo tính kinh tế ta xét nhà máy nhận phụ tải trớc Công suất nhà máy phát lên lới là: Pvh1 = Pf1 - Ptd1 = 90%P®m1 - 10%(90%)P®m1 = 0,9.250 - 0,1.0,9.250 = 202,5 MW Nhà máy phải đảm nhận công suất phát lên lới: Pf2 = Pyc - Pf1 = 376,54 - 202,5 = 174,04 MW chiếm 87,02%Pđm2 Trong lợng tự dùng 10%Pf2 = 17,4 MW Sau tính toán cho trờng hợp ta lập đợc bảng tổng kết số liệu sau Bảng 2.1: Phơng thức vận hành hai nhà máy chế độ Chế độ NM MAX Pf (MW) Số tổ máy làm việc 80%(300) x 50 =240 MIN Pf (MW) 80%(150) =120 Sinh Viªn: Ngun Hải Đăng HTĐ1 K47 Số tổ máy làm viƯc x 50 Sù Cè Pf (MW) Sè tỉ máy làm việc 90%(250) x 50 =225 Đồ ¸n tèt nghiÖp 68,27%(200 ) = 136,54 ThiÕt kÕ mạng lới điện x 50 68,27%(100 ) = 68,27 x 50 87,02%(200 ) = 174,04 x 50 Chơng 3: Lựa chọn điện áp 3.1 Nguyên tắc lựa chọn Điện áp định mức mạng điện ảnh hởng chủ yếu đến tiêu kinh tế-kỹ thuật, nh đặc trng kỹ thuật mạng Ví dụ, tăng điện áp định mức, tổn thất công suất điện giảm, nghĩa giảm chi phí vận hành, giảm tiết diện dây dẫn chi phí kim loại xây dựng mạng điện, đồng thời tăng công suất giới hạn truyền tải đờng dây, đơn giản hoá phát triển tơng lai mạng điện, nhng tăng vốn đầu t để xây dựng mạng điện Mạng điện áp định mức nhỏ yêu cầu vốn đầu t không lớn, nhng chi phí vận hành lớn tổn thất công suất điện lớn, khả truyền tải nhỏ Vì chọn điện áp định mức mạng điện thiết kế toán kinh tế - kỹ thuật Điện áp mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất phụ tải, khoảng cách phụ tải nguồn cung cấp, vị trí tơng đối phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện Nh chọn điện áp định mức mạng điện đợc xác định chủ yếu điều kiện kinh tế Để chọn đợc điện áp tối u cần tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật phơng án khác điện áp mạng Điện áp định mức mạng điện thiết kế đợc chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ mạng xác định theo công suất truyền tải khoảng cách truyền tải công suất đoạn đờng dây mạng điện 3.2 Chọn điện áp vận hành Điện áp định mức xác định sơ theo công suất truyền tải đà biết P (MW) theo chiều dài đờng dây truyền tải l (km) với công thức Still: U dm 4,34 l  16 P Trong ®ã: U: điện áp vận hành (kV) l: khoảng cách chuyên tải (km) P: công suất chuyên tải đờng dây (MW) Công thức đợc áp dụng cho đờng dây có chiều dài đến 220 km công suất truyền tải P 60 MW Chơng 4: Các phơng án nối dây mạng điện Chọn phơng án tối u 4.1 Những yêu cầu mạng điện 1) Cung cấp điện liên tục - Hầu hết phụ tải hệ thống phụ tải loại I Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện - Đối với hộ tiêu thụ loại I hộ tiêu thụ điện quan trọng, nh ngừng cung cấp điện gây nguy hiểm đến tính mạng sức khoẻ ngời, gây thiệt hại nhiều kinh tế, h hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn trình công nghệ phức tạp - Đối với hộ tiêu thụ loại cho phép ngừng cung cấp điện thời gian cần thiết để sửa chữa hay thay phần tử h hỏng nhng không ngày - Để thực yêu cầu cung cấp điện liên tục cho phụ tải loại I cần đảm bảo dự phòng 100% mạng điện, đồng thời dự phòng đợc đóng tự động 2) Đảm bảo chất lợng điện - Chất lợng điện gồm chất lợng tần số điện áp xoay chiều - Khi thiết kế mạng ®iƯn thêng gi¶ thiÕt r»ng hƯ thèng ®iƯn cã ®đ công suất để cung cấp cho phụ tải khu vực thiết kế Vì vấn đề trì tần số không cần xét - Do tiêu chất lợng điện giá trị độ lệch điện áp hộ tiêu thụ so với điện áp định mức mạng điện thứ cấp Trong qúa trình chọn sơ phơng án cung cấp điện, đánh giá chất lợng điện theo giá trị tổn thất điện áp 3) Đảm bảo tính linh hoạt cao Hệ thống thiết kế phải có tính linh hoạt cao vận hành Cần phải có nhiều phơng thức vận hành hệ thống để với phơng thức gặp cố vận hành hệ thống theo phơng thức khác Mục đích đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho phụ tải 4) Đảm bảo an toàn Trong vận hành hệ thống điện cần đảm bảo an toàn cho ngời thiết bị điện 4.2 Lựa chọn dây dẫn Các dây dẫn trần đợc sử dụng cho đờng dây không Các dây nhôm, dây nhôm lõi thép dây hợp kim nhôm đợc dùng phổ biến đờng dây không Các dây dẫn cần phải có điện trở suất nhỏ, đồng thời phải có độ bền tốt chống lại đợc tác động khí tạp chất hoá học không khí, đặc biệt đờng dây qua vùng ven biển, hồ nớc mặn, khu công nghiệp hoá chất Các vật liệu để chế tạo dây dẫn đồng, nhôm, thép hợp kim nhôm (nhôm - magiê - silic) Đồng vật liệu dẫn điện tốt nhất, sau nhôm cuối thép 1) Dây đồng Đồng có điện trở suất nhỏ, nhiệt độ 20 0C dây đồng kéo nguội cã ®iƯn trë st  = 18,8 .mm2/km øng st kéo dây đồng phụ thuộc vào trình công nghệ chế tạo ứng suất kéo dây đồng kéo nguội đạt 38 - 40 kG/mm2 Bề mặt sợi dây đồng đợc bao bọc lớp oxyt đồng, dây đồng có khả chống ăn mòn tốt Nhng đồng kim loại quý Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện đắt tiền Vì dây đồng đợc dùng mạng đặc biệt (hầm mỏ, khai thác quặng) 2) Dây nhôm Nhôm kim loại phổ biến thiên nhiên Điện trở suất nhôm lớn điện trở suất đồng khoảng 1,6 lần Điện trở suất nhôm = 31,5 .mm2/km nhiệt độ 200C Lớp oxýt bao bọc xung quanh dây nhôm có tác dụng bảo vệ cho dây nhôm không bị ăn mòn khí Nhợc điểm chủ yếu dây nhôm độ bền tơng đối nhỏ ứng suất kéo nhôm cán nguộichỉ đạt đợc khoảng 15 - 16 kG/mm2 Do ngời ta không sản xuất dây nhôm trần sợi Dây nhôm nhiều sợi đợc dùng cho mạng phân phối điện áp đến 35 kV 3) Dây nhôm lõi thép Dây nhôm lõi thép có độ bền tốt lớn nhiều độ bền dây nhôm Đợc sử dụng phổ biến đờng dây điện áp từ 35 kV trở lên Dựa vào cấu trúc dây dẫn phân thành dây dẫn sợi, dây dẫn nhiều sợi dây dẫn rỗng Dây dẫn sợi có sợi dây tròn Dây dẫn nhiều sợi gồm có nhiều sợi dây tròn riêng biệt đờng kính từ 2- mm, đợc xoắn với theo lớp Số lợng sợi dây tăng tăng tiết diện dây dẫn, đồng thời số lợng sợi dây lớp khác sợi Dây dẫn sợi rẻ dây dẫn nhiều sợi, nhng dây sợi có độ bền thấp không mềm dẻo nh dây nhiều sợi Do thực tế ngời ta không chế tạo dây nhôm trần sợi Trong dây nhôm lõi thép sợi dây bên đợc chế tạo thép tráng kẽm có ứng suất kéo khoảng 110 - 120 kG/mm2 Bề mặt dây nhôm để dẫn điện bên lõi thép để tăng độ bền dây dẫn Thay đổi tỷ số tiết diện nhôm thép cho phép chế tạo dây nhôm lõi thép có độ bền lớn hay nhỏ, phù hợp với điều kiện vận hành đờng dây 4.3 Phân vùng cung cấp điện Hình 4.1: Phân vùng cung cấp điện mạng điện Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng líi ®iƯn NĐ1 NĐ2 Theo sơ đồ địa lý, xét phụ tải đợc phân vùng cung cấp điện lân cận nhà máy điện: Nhà máy 1: phụ tải 1,2,3,4,5 Nhà máy 2: phụ tải 7,8,9 Phụ tải liên lạc nhà máy nhiệt điện 4.4 Tính toán so sánh kĩ thuật phơng án Trong thiết kế nay, để chọn đợc sơ ®å tèi u cđa m¹ng ®iƯn ngêi ta sư dơng phơng pháp liệt kê nhiều phơng án Từ vị trí đà cho phụ tải nguồn cung cấp, cần dự kiến số phơng án khả thi phơng án tốt chọn đợc sở so sánh kinh tế - kỹ thuật phơng án Sau phân tích cẩn thận đối tợng ta cần dự kiến khoảng phơng án hợp lý Đồng thời cần ý chọn sơ đồ đơn giản Các sơ đồ phức tạp đợc chọn trờng hợp sơ đồ đơn giản không thoả mÃn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật Những phơng án đợc lựa chọn để tiến hành so sánh kinh tế phơng án thoả mÃn yêu cầu kỹ thuật mạng điện Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu mạng điện độ tin cậy chất lợng cao điện cung cấp cho hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ mạng điện thiết kế, trớc hết cần ý đến hai yêu cầu Để thực yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì để cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I sử dụng đờng dây hai mạch Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện hay mạch vòng Hộ tiêu thụ loại III đợc cung cấp điện đờng dây mạch Trên sở phân tích đặc điểm nguồn cung cấp phụ tải nh vị trí chúng, có phơng án đợc dự kiÕn nh sau: NĐ2 NĐ1 Phuong ỏn Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 10