(Tiểu luận) đồ án thiết kế mạng điện 110kv

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn MỤC LỤC CHƯƠNG I Nội dung: Cân công suất tác dụng: Cân công suất phản kháng CHƯƠNG I LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN Khu vực : 13 Khu vực 1: 14 Khu vực : 18 III LỰA CHỌN TRỤ ĐIỆN VÀ TÍNH CÁC THƠNG SỐ ĐƯỜNG DÂY: .23 Tính tốn thơng số điện trở, cảm kháng, dung dẫn đường dây mạch đơn: 25 Lựa chọn trụ cho đường dây mạch kép: 25 Tính tốn thơng số điện trở, cảm kháng, dung dẫn đường dây mạch kép: 27 IV TÍNH TỐN CƠNG SUẤT TỔN HAO 29 Khu vực 3: tải mắc thành tia lộ đơn 29 Khu vực 1: 32 Khu vực 2: 40 V BẢNG CHỌN SỐ LIỆU TÍNH TỐN 50 VI CHỌN SỐ BÁT SỨ 51 VII CHỈ TIÊU VỀ CÔNG SUẤT KHÁNG DO ĐIỆN DUNG ĐƯỜNG DÂY 52 VIII TỔN HAO VẦNG QUANG 53 CHƯƠNG 55 SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ 55 I MỤC ĐÍCH: 55 II PHÍ TỔN TÍNH TỐN HÀNG NĂM CHO MỖI PHƯƠNG ÁN: 55 Khu vực 3: (tải tải mắc thành tia lộ đơn) 56 Khu vực 1a: (tải tải mắc liên thông lộ kép) 57 Khu vực 1b: (tải tải mắc thành vịng kín) 58 Khu vực 2a: (tải tải mắc thành tia lộ kép) 60 Khu vực 2b: (tải tải mắc thành vịng kín) 61 III BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ CỦA KHU VỰC 62 GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn Khu vực 1a: 62 Khu vực 1b: 62 Khu vực 2a: 63 Khu vực 2b: 63 Khu vực 3: 63 CHƯƠNG 65 I NỘI DUNG 65 II CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MBA TRONG TRẠM GIẢM ÁP 65 Phụ tải 2: 65 Phụ tải 3: 65 Phụ tải 4: 65 Phụ tải 5: 66 Phụ tải 6: 66 CƠNG THỨC TÍNH TỐN VÀ THÔNG SỐ MBA: 66 III SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHO THANH CÁI ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 67 CHƯƠNG 68 I NỘI DUNG 68 II U CẦU TÍNH TỐN BÙ KINH TẾ 68 III TÍNH TỐN BÙ KINH TẾ 68 Tính tốn bù kinh tế khu vực 1: 70 Tính tốn bù kinh tế khu vực 2: 71 Tính toán bù kinh tế khu vực 3: 73 CHƯƠNG 76 I NỘI DUNG 76 II TÍNH CÂN BẰNG CƠNG SUẤT KHÁNG 76 Khu vực 1: tải mắc liên thông lộ kép 76 Khu vực : Tải mắc liên thông lộ kép 78 Khu vực 3: Tải mắc hình tia lộ đơn: 82 III Tính tốn cân công suất phản kháng: 84 CHƯƠNG 86 I NỘI DUNG 86 II PHẦN TÍNH TỐN 86 Tính tốn tình trạng làm việc mạng điện lúc tải cực đại 86 Tính tốn tình trạng làm việc mạng điện lúc tải cực tiểu 95 TRONG TRƯỜNG HỢP MẠNG ĐIỆN VẬN HÀNH SỰ CỐ 111 CHƯƠNG 118 GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP 119 I MỞ ĐẦU: 119 II CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP 119 III CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN 121 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 1: 121 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 2: 123 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 3: 124 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 4: 125 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 5: 127 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 6: 128 CHƯƠNG 131 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ 131 I MỞ ĐẦU: 131 II TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG: 131 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện: 131 Tổn thất điện áp hàng năm mạng điện: 132 III TÍNH TỐN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN: 132 Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây: KL = 6246374 ($) 133 Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp: KT = 605100 (rúp)= 14000($) 133 GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Tồn CHƯƠNG CÂN BẰNG CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I NỘI DUNG: Trong hệ thống điện cần phải có cân cơng suất tác dụng phản kháng Cân công suất toán quan trọng nhằm đánh giá khả cung cấp nguồn cho phụ tải, từ lập phương án nối dây thích hợp xác định dung lượng bù hợp lý Tại thời điểm phải đảm bảo cân lượng điện sản xuất tiêu thụ Mỗi mức cân công suất tác dụng P công suất phản kháng Q để xác định giá trị tần số điện áp Để đơn giản toán, ta coi thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, cịn cân cơng suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Cụ thể nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải tần số bị giảm ngược lại Khi thiếu cơng suất Q điện áp bị giảm ngược lại Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn công suất tác dụng, nên máy phát điện lựa chọn theo cân cơng suất tác dụng mạng điện thiếu công suất phản kháng Điều dẫn đến xấu tình trạng làm việc hộ dùng điện, chí làm ngừng truyền động máy cơng cụ xí nghiệp, gây thiệt hại lớn, đồng thời làm hạ thấp điện áp mạng làm xấu tình trạng làm việc mạng việc bù công suất phản kháng vô cần thiết Sở dĩ bù công suất kháng Q mà khơng bù cơng suất tác dụng P bù Q, giá thành kinh tế rẻ hơn, cần dùng tụ điện để phát công suất phản kháng Trong thay đổi công suất tác dụng P phải thay đởi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nên khơng hiệu kinh tế Cân công suất tác dụng: Cân công suất tác dụng để giữ tần số ổn định hệ thống.và biểu diễn biểu thức tổng quát: ∑PF = m∑Ppt + ∑∆Pmd +∑Ptd + ∑Pdt Trong đó: ∑PF : Tởng cơng suất tác dụng phát nhà máy phát điện nhà máy hệ thống ∑Ppt: Tổng phụ tải tác dụng cực đại hộ tiêu thụ GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV m: SVTH: Đặng Minh Toàn Hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8 ) ∑∆Pmd : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp ∑Ptd : Tổng công suất tự dùng nhà máy điện ∑Pdt : Tổng công suất dự trữ hệ thống Tổng phụ tải: ∑Ppt = Ppt1 + Ppt2 + Ppt3 + Ppt4 + Ppt5 + Ppt6 ∑Ppt = 15+18+22+20+25+19 = 119 (MW) Tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp trường hợp mạng cao áp vào khoảng 8÷10%m∑ ppt ∑ ∆Pmd = 10 %.m.∑ Ppt ∑ ∆Pmd = 0,1 x 0,8 x 119 = 9,52 (MW) Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng cân từ cao áp trạm biến áp tăng nhà máy điện nên tính cân cơng suất tác dụng theo biểu thức sau: ∑PF = m∑ Ppt + ∑∆Pmd ∑PF = 0,8 x 119 + 9,52 = 104,72 (MW) Cân công suất phản kháng Cân công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường hệ thống biểu diễn biểu thức tổng quát: ∑QF + Qbù∑ = m∑Qpt + ∑∆QB + (∑∆QL - ∑QC + ∑Qtd + ∑Qdt) (1) Trong : ∑QF : tởng cơng suất phát máy phát điện ∑QF = ∑PF * tg φF = 104,72*0.48 = 50.27 (MVAr) m∑Q pt : tổng phụ tải phản kháng mạng điện có xét đến hệ số đồng thời m∑Q pt = m [(Ppt1* tg φ F1 )+ +( Ppt6* tg φ F6 )] GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn m∑Q pt = 0.8*[(15*0.75)+(18*0.75)+(22*0.75)+(20*0.75)+(25*0.75)+ (19*0.75)] = 71,4 (MVAr) ∑∆QB : tổng tổn thất cơng suất phản kháng MBA áp ước lượng : 2 2 ∑∆QB = (10%) ∑Spt = 0.1 √∑P + ∑Q = 0,1x√119 + 89,25 = 14,88 (MVAr) ∑∆QL: tổng tổn thất công suất kháng đoạn đường dây mạng điện Với mạng điện 110KV tính tốn sơ coi tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây công suất phản kháng điện dung đường dây cao áp sinh ∑Qtd : Tổng công suất tự dùng nhà máy điện hệ thống ∑∆Qtd = ∑Ptd * tg φtd ∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống Qdt = (5- 10%)∑Qpt Trong thiết kế môn học cân từ cao áp nhà máy điện nên bỏ qua Qtd Qdt Từ biểu thức (1), ta : ∑QF + Qbù ∑ = m∑Qpt + ∑ ∆QB Lượng công suất kháng cần bù: Qbù ∑ = m∑Qpt + ∑ ∆QB - ∑QF (MVAr) m 0,8 ∑Qpt 89.25 ∑ ∆QB 14,88 ∑QF 50.27 Qbù ∑ 36.01 Do Qbù ∑ > nên hệ thống cần đặt thêm thiết bị bù để cân công suất kháng Công suất bù sơ cho phụ tải thứ i tính sau : Qbi = Pi ( tgφi – tgφi ' ), cho ∑Qbi = Qbù ∑ Để dễ tính tốn, ta tạm cho lượng Qbi số phụ tải xa cosφ thấp hay phụ tải có cơng suất tiêu thụ lớn cho ∑Qbi = Qbù∑ GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV Sau tính Si ' & cosφ’ sau bù với: (Si ') = √ SVTH: Đặng Minh Toàn +( – )2 ; cosφ’i = Pi / Si' Dựa vào số liệu ban đầu ta lập số liệu phụ tải sau bù sơ (bảng 1.1) Cos φ=0.8 =>tg φ=0.75tg φ=0.75 Q=P*tgφ Phụ tải P (MW) 15 11.25 18 (MVAr) Qbù tgφ Q-Qbù Si’ Cosφi’ (MVAr) (MVAr) (MVA) 0.75 5.32 5.93 16.12 0.93 13.5 0.75 6.97 6.53 19.14 0.94 22 16.5 0.75 5.94 10.56 24.4 0.9 20 15 0.75 6.48 8.52 21.74 0.92 25 18.75 0.75 4.56 14.19 28.75 0.86 19 14.25 0.75 6.74 7.51 20.43 0.9 Qbù ∑ = 36.01 (MVA) GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Toàn CHƯƠNG DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT Đưa phương án mặt nối dây mạng điện cách cụ thể kỹ thuật, để so sánh lựa chọn phương án tối ưu I LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN Cấp điện áp tải điện phụ thuộc vào cơng suất khoảng cách truyền tải Ngồi cịn phụ thuộc nhiều yếu tố khác P l, cơng thức sơ gần Dựa vào cơng thức Still để tìm điệnb áp tải điện U(kV): U = 4,34 √ + 0.016 Trong đó: P: Cơng suất truyền tải (kW) l : Khoảng cách truyền tải (km) Tính cho phụ tải, ta được: Phụ tải L (km) P (MW) N-1 50 15 30.762 N-2 76.16 18 37.947 N-3 50 22 30.796 N-4 51 20 31.951 3-4 36.05 25 21.949 1-2 41.23 19 27.970 Từ số liệu ta chọn cấp điện áp 110(kV) Upt (kV) ; Uđm = 110(kV) II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN Sơ đồ nối dây mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: số lượng, vị trí phụ tải, mức độ cung cấp điện liên tục phụ tải, công tác vạch tuyến, phát triển mạch điện GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV SVTH: Đặng Minh Tồn :10Km Hình 2.1: Sơ đồ vị trí nguồn phụ tải Dựa vào sơ đồ vị trí nguồn phụ tải gồm nguồn (N) phụ tải, ta chia sơ đồ theo khu vực sau : Khu vực : Phụ tải yêu cầu cung cấp điện liên tục  Khu vực : Phụ tải yêu cầu cung cấp điện không liên tục   Khu vực : Phụ tải yêu cầu cung cấp điện liên tục GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110KV   SVTH: Đặng Minh Toàn Đối với khu vực (khu vực khơng cần cung cấp điện liên tục) có phương án: Hai tải mắc thành tia lộ đơn N Hình 2.2: phương án cấp điện khu vực    Đối với khu vực (khu vực cần cung cấp điện liên tục) có phương án: Tải mắc liên thông lộ kép Tải mắc thành vịng kín  phương án cấp điện cho khu vực sau: Phương án 1: Hai tải mắc liên thông lộ kép N GVHD : Th.S HỒ ĐĂNG SANG 10