đồ án môn học lưới điện thiết kế lưới điện khu vực

Nguồn điện: Nguồn điện cung cấp cho lưới điện được lấy từ thanh cái cao áp của hệ thống điện Xem nguôn điện có công suất vô cùng lớn 3.. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các t

Đồ án môn học lưới Thiết kế lưới điện khu

= ¢ SK oo = Oe TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAHN_ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN HỆ THÔNG ĐIỆN

ĐỎ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN

1 Tên đầu đề thiết kế: Thiết kế lưới điện khu vực Dau dé sé: 171

2 Ho va tén sinh vién: Nguyén Thi Huyén Phuong

3 Cán bộ hướng dẫn : Lã Minh Khánh

4 Các số liệu : So dé mat bằng của nguôn điện và các phụ tải cho trên hình 1, các số

liệu về phụ tải cho trong bảng 1

\1098 00 - Ô Error! Bookmark not defined

Mức đảm bảo cung câp điện 1 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1

Điện áp danh định lưới điện thử cấp (kV) 10

Phụ tải cực tiêu bằng 50% phụ tải cực đại

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h

Giá 1 kWh điện năng tốn thất: 500 đồng

Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của NMĐ khu vực cos ọ= 0.85

Hệ số đồng thời m=1

cực tiêu bằng 105% Khi sự cố nặng nề bằng 110% điện áp danh định

5 Nhiệm vụ thiết kế:

Cân bằng công suất trong hệ thống

a

b Chon phuong án hợp lý về kinh tế - kỹ thuật

c Xác định số lượng và công suất của các máy biến áp trong các trạm hạ áp Chọn sơ

đỗ nói dây hợp lý của các trạm biến áp và vé sơ đồ mạng điện

d Tính điện áp, tốn thất công suất và tôn thất điện năntg trong mạng điện Chọn phương thức điều chỉnh phù hợp với yêu cầu của các trạm biên áp]

e Tính giá thành tải điện

Cán bộ hướng dẫn:

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện để

phát triển xã hội Chính vì đó khi lap dé hoach phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát

trién điện năng phải đi trước một bước nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiên cho sự phát triển trong tương lai năm năm, mười năm, hai mươi năm hoặc lầu hơn nữa

Ngày nay nền kinh tê nước ta đang phát triên mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng cao Đặc biệt với nền kinh tế nước ta đang hội nhập với nền kinh tế thế giới và nước ta đang

trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước làm cho nhu cầu về điện năng trong

các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống điện đảm bảo yêu cầu phục vụ cho quá trình này Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư nghành hệ thống điện Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện

Do em còn thiêu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm thiết kế còn nhiều thiếu sót, mong các thây cô giáo chỉ bảo.Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lã Minh

Khánh đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đỏ án này

Chuong I: PHAN TICH DAC DIEM CUA CAC NGUON CUNG CAP VA

CAC PHU TAI

1 Yêu cầu đối với hệ thống điện:

Phải đảm bảo chất lượng điện năng

Đảm bảo đệ tin cậy cung cấp điện

Giá thành điện năng tối ưu

Phải đảm bảo an toàn

2 Nguồn điện:

Nguồn điện cung cấp cho lưới điện được lấy từ thanh cái cao áp của hệ thống điện Xem nguôn điện có công suất vô cùng lớn

3 Phụ tải:

Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải được phân bồ trên mặt bằng như trong hình

1, trong đó có phụ tải số 2 là hộ tiêu thụ loại 3 còn lại 5 phụ tải loại l và có hệ số công suất coso = 0.9 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5000 h Các phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ áp bằng 10kV, phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

Các phụ tải được phân bồ trên mặt bằng như trong hình 1 Xác định khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải điện:

11: cách tải đến

Smax = Pmax/COS@

Quay — Smax * sing

Smin = 50% Smax

Prin = Smin* cos@

Qmin = Smin * sing

Bảng 1.2: Thông số của các phụ tải

Chuong 1: CAN BANG CONG SUAT TRONG HE THONG ĐIỆN

1 Công suất tác dụng:

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thê tích trữ điện năng thành số lượng nhận thây được Tính chất này xác định sự đồng bệ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thông cần phải phát công suất bằng với công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng

sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thông Dự trữ trong hệ thống là một vẫn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triên của hệ thông

Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong ché độ phụ tải cực đại đối với

hệ thông điện thiết kế có dạng:

U Ð;1[l P„ 1 P„11ĐP —, P„DP,

Trong đó:

P,: Téng céng suat phat

[ Đụ: Tổng công suất yêu cầu

oP mã Tổng công suất của các phụ tải

OU P,,=Prt Pzt Pst Pat Pst Ps

= 38+20430+30+35+28=181 MW

AP= 10% | P oe Tổn thất công suất tác dụng

=10% 181 =1.81 MW

Pra: Cong suat tự dùng trong nha may dién, Pra= 0

Pa: Cong suất dự trữ trong hệ thống, Pa=0

m: Hé sé đồng thời m=l

L P= 181 +1.81 =182.81 MW

Vậy hệ thống cần 182.81MW đề cung cấp cho các phụ tải

2 Cân bằng công suất phản kháng:

phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiểu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện ấp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống, cần tiên hành cân bằng

sơ bộ công suất phản kháng

09,009,

1Q 0 L P,* : 0 182.81* 0.620 113.3 MVAr

IỚ,,„ ñ m) 00Q, 00 Q1 Q10 10,

Trong do:

1Q , :Céng suat phan khang phat cia hé théng

HỢ, he Téng cong suat phan khang yéu cau Qpt!

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải

Qia: Công suat phản kháng tự dùng của nhà máy điện, Q,a=0

Qa : Céng suat dy trit trong hé thong Qa=0

Yêu cầu chủ yếu đối với mạng điện là độ tin cậy và chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Đôi với các hộ tiêu thụ loại I can sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng Các hộ tiêu thụ loại HII được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Đặt ra 5 phương án cung cấp điện:

Phương án l: Sơ đồ hình tia đơn giản

1: Khoảng cách truyện tải, km

P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW

Điện áp định mức trên nhanh N-1:

Có công suất truyền tải là P= 38 MW

Khoảng cách truyền tải là: 40km

Uni= 4.34 40 016 *JB§ =110.48 kV

Tính toán tương tự đối với các đoạn lưới còn lại ta có kết quả trong bang:

Bảng3.I: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

Nhánh Công suất Chiêu đài Điện áp tính Điện áp định

truyền tải P đường dây l, toan U, kV mức của mạng

MW km am, kV N-I 38 40 110.48

2 Chọn tiết diện dây dân:

Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yêu bằng các đường dây trên không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), và khoảng cách trung bình hình học giữa dây

dan cac pha bang 5 m(Du= 5m)

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết điện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của

n: Số mạch của đường dây

Uam: Điện áp định mức của mạng điện, kV

S max: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA J«: Mật độ kinh tê của dòng điện, A/mm?

Voi day AC va Tmax = 5000 h thì Jue= 1.1 A/mm?

* Các điều kiện kiêm tra:

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố:

lạc I Lop

Trong d6: Ino: đòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

lcp: dòng điện làm việc lâu đài cho phép của dây dẫn

+ Kiểm tra điều kiện ton thất vàng quang: Đối với đường dây 110kV đây nhôm lõi thép phải

có tiết diện F II 70 mm”

+ Kiểm tra độ bên cơ : Đường dây trên không mức dién 4p 110kV tiết điện day F 1 35 mm

* Tính tiết điện cla day dan nhanh N-1:

Dòng điện cực đại chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

Dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

I¿= 2*IN.i=2*110.75=221.5 A

Isc 0 Lop

Nhu vay tiết diện dây dẫn của nhánh N-1 đã chọn thoả mãn điều kiện kiêm tra

* Tinh toan tương tự đối với các nhánh còn lại ta có bảng :

Đồ án môn học lưới điện

Bảng3.2: Thông số của các đường dây trong mạng điện

Thiết kế lưới điện khu vực

Đồ án môn học lưới Thiết kế lưới điện khu

3 Tính tổn thất điện ap:

Tổn thất điện áp phải đảm bảo:

Trong chế độ làm việc bình thang : AUmax 1% = 10 0 15%

Trong chê độ làm việc sự cô: AUmax se = 20 0 25%

Tính tên thất điện áp trên nhánh thứ i trong chế độ vận hành bình thường:

au, P.RUOX,

Trong đó: P¡, Q¡: Công suất chạy trên nhánh thứ ¡

Ri, Xi: Dién tro va điện kháng của nhánh 1

Trường hợp sự có đứt một mạch thì tôn thất điện ấp:

AUi sc% = 2AUi 1%

Tính tên thất điện áp trên đường dây N-I:

Nhánh N-1 là dây AC tiết diện 95mm” có Ro=0.31O/km, Xo= 0.430/km

Tôn thật điện áp trên nhánh N-I thoả mãn điều kiện

Các nhánh khác tính toán tương tự ta được bảng kết quả:

Bang3.3: Tén that điện áp trong các nhánh

Thoả mãn điều kiện tôn thất điện áp cho phép

Đối với các phương án còn lại ta tính toán tương tự như đối với phương án L

Tinh cap điện ap của nhánh N-2:

Dòng công suât chạy trên đoạn N-1:

Sn-1= $1+S2 = 38 + 518.4 + 20+ j9.686 =58 + j28.086 MVA

Dòng công suất chạy trên đoạn 1-2: S¡¿= S2 = 20 +79.686 MVA

Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng điện: Bang3.4- Điện áp tính toán và điện áp định nưức của mạng điện:

truyền tải P đường day 1, toan U, kV murc cua mang

2 Chọn tiết diện dây dẫn

Bảng3.5- Thông số của các đường dây trong mạng điện:

Đồ án môn học lưới Thiết kế lưới điện khu

3.Tính ton that điện áp trong mạng điện:

Tính tốn thất điện áp trên đoạn đường dây N-1-2:

Tén that điện áp trên đoạn N-1:

Doi với đường dây N-1-2 khi ngừng một mạch N-I sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp

Sự cô trên đoạn 1-2

Tôn thật điện áp khi ngừng một mạch trên đoạn N-1:

Từ kết quả trên cho thấy ton thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường và sự

cô đều thoả mãn điều kiện tôn thất điện áp:

Bang3.7- Điện áp tính toán và điện áp định nưức của mạng điện:

truyền tải P đường dây 1, toán U, kV mức của mạng

MW km Uam, kV N-I 58 40 135.03

Đồ án môn học lưới điện

Chọn tiết điện dây dẫn

Bảng 3.8- Thông số của các đường dây trong mạng điện

Thiết kế lưới điện khu vực

Nhánh |S(MVA) |I(A) Fu Fre TA) lI(A) |L@Œm) [Rọ Xo R@) [x@Q

(mm) | (mm?) (Q/km) | (Q/km)

NI [58+ 150 445 33825 | 40 0.19 0415 [38 8.3 J28.09 169.12 | 15375

12 |20+ 95 335 116.64 | 44.7 0.31 0.43 13.9 1922 j9.686 116.64 | 106.03

N3 | 60+ 150 445 34991 | 63 0.19 0415 | 5.99 13.07 j29.05 174.95 | 159.05

34 |30+ 70 275 17495 | 50 0.42 0.44 10.5 II J14.53 87477 | 79.525

N-5 [63+ 150 445 367.4 | 67 0.19 0415 | 637 13.9 30.51 183.7 167

5-6 [28+ 70 275 163.29 | 447 0.42 0.44 939 9.834 13.56 81.645 | 74.223

Đồ án môn học lưới

Bang3.9- Tôn thất điện áp trên các đường đây trong mạng điện

Thiết kế lưới điện khu

Nhánh Công suất Chiêu dai Điện áp tính Điện áp định

truyền tải P đường day 1, toan U, kV mức của mạng

MW km Um, kV N-I 38 40 110.48

Đồ án môn học lưới điện

Bảng 3.11- Thông số của các đường dây trong mạng điện

Thiết kế lưới điện khu vực

Nguyén Thi Huyén

Đồ án môn học lưới Thiết kế lưới điện khu

Bảng3.12- Tôn thất điện áp trên các đường đây trong mạng điện

Bảng3 13- Điện áp tính toán và điện áp định nức của mạng điện:

truyền tải P đường dây l, toán U, kV mức của mạng

Bảng 3.14- Thông số của các đường đây trong mạng điện

Đồ án môn học lưới Thiết kế lưới điện khu

AU max sce% = AUN-3-4.N e% = 12.23+7.85+12.98 =33.06

Tén thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và sự cô không thoả mãn điều kiện tốn thât cho phép nên loại bỏ phương án V

2 So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án:

Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn các phương án [, II, II, IV, đề tiền hành so sánh kinh

tế kỹ thuật:

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó dé don gian không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp ‹ Chỉ tiêu kinh tê được sử dụng khi so sánh các phương an 1a cac chi phi tinh toan hang năm, được xác định theo công thức:

Đồ án môn học lưới Thiết kế lưới điện khu

avn: hé số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện av= 0.04 K: Tông các vốn dau tu ve duwong day, K= = Ki

Ki = Koi.li

Koi: gia thanh [km duong day mét mach, d/km

Li: chiều dải đường dây thứ ¡, km

nêu đường dây hai mạch thì K;= 1.6*Kgi i

Tén that điện năng trên đường dây: AA =Š AA¡= š APi mx +

AP; max: ton thất công suất trên đường dây thứ ¡ khi phụ tải cực đại

R¿¡: điện trở tác dụng của đường dây thứ 1

z: thời gian tốn thất công suất cực đại, r = (0.124+Tmax 109ỷ *8760

Tmax: thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

a Phuong 4 an I:

1 Tính tôn thất công suất tác dụng trên các đường dây:

Tén that i suat o" duwong day N-1:

Các đường dây còn lại tính toán tương tự

Kết quả tính toán tốn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tông hợp ở bảng:3 ló

2 Tính vốn n đầu tự xây dựng mạng điện

Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép (cột kim loại) Như vậy vốn đầu tư xây đựng đường dây N-1 được xác định nhự sau:

KiceL6.Koi*l

Trong đó: lị chiều dải đường dây (li= 40 km)

Koi: đường dây AC-95 tra được 283.10” đ/km

Ki 1.6*283.10°*40 =18112.10° d

Các đường dây khác được tinh tương tự

Bảng 3.16 - Tôn thất công suất và vốn đẩu tư xây

dựng Các đường dây của phương án Ì:

day hiệu (MW) |(MVAr) |(MW) |(đkm) | (đ) dây dẫn

N-1 AC-95_ | 40 62 38 18.40 |0913 |283 18112 N-2 AC-95 |72 2232 |20 9686 |0.911 |283 20376 N-3 AC-70 |63 13.23 | 30 14.53 [1.215 |208 20966 N-4 AC-70 |67 14.07 |30 1453 |1292 | 208 22298 N-5 AC-95 |67 10385 | 35 1695 [1.298 |283 30338 N-6 AC-70 | 80.6 16.926 | 28 13.56 | 1.354 |208 26824