đồ án tốt nghiệp mạng lưới điện

Đồ án môn học mạng lưới điện Đồ án môn học Mạng Lưới Điện DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện MỤC LUC án môn h cĐồ ọ 1 M ng L i i nạ ướ Đ ệ 1 M C LUCỤ 2 CH NG I: CÂN B NG CÔNG SU T TRONG H TH NG I NƯƠ Ằ Ấ Ệ Ố ĐỆ 4 I. Cân b ng công su t tiêu dùngằ ấ 5 II. Cân b ng công su t ph n khángằ ấ ả 5 CH NG II: L A CH N CÁC PH NG ÁN N I DÂY C A M NG I N VÀ ƯƠ Ự Ọ ƯƠ Ố Ủ Ạ ĐỆ SO SÁNH CÁC PH NG ÁN V M T K THU TƯƠ Ề Ặ Ĩ Ậ 8 A. D ki n các ph ng án c a m ng i n thi t kự ế ươ ủ ạ đệ ế ế 8 B. Tính toán c th cho t ng ph ng ánụ ể ừ ươ 11 I. Ph ng án I:ươ 11 1. i n áp M m ng i nĐ ệ Đ ạ đ ệ 11 2. L a ch n ti t di n dây d n theo i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ đề ệ 12 3. Tính t n th p i n ápổ ấ đệ 14 II. ph ng án II:ươ 15 1. i n áp nh m c c a m ch i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 15 2. L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra k phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đ 16 3. Tính t n th t i n ápổ ấ đệ 16 III. Ph ng án III:ươ 17 1. S n i dây:ơđồ ố 17 2. i n áp nh m c c a m ng i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 17 3. L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đề ệ 18 4. Tính t n th t i n ápổ ấ đệ 18 IV. Ph ng án IVươ 19 1. S n i dây:ơđồ ố 19 2. i n áp nh m c c a m ng i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 19 3. L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đề ệ 19 4. Tính t n th t i n ápổ ấ đệ 20 V. Ph ng án Vươ 21 1. S n i dây:ơđồ ố 21 2. Ch n i n áp nh m c cho m ngọ đ ệ đị ứ ạ 21 3. L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đề ệ 22 4. T n th t i n ápổ ấ đệ 23 VI. T ng k t các ph ng ánổ ế ươ 24 CH NG III. SO SÁNH CÁC PH NG ÁN Ã CH N V M T KINH TƯƠ ƯƠ Đ Ọ Ề Ặ Ế 24 I. Tính toán c th t ng ph ng án ã ch nụ ể ừ ươ đ ọ 25 1. Ph ng án 1.ươ 25 2. Ph ng án 2.ươ 26 3. Ph ng án 3ươ 27 4. Ph ng án 4.ươ 27 II. T ng k t v l a ch n ph ng án t i uổ ế à ự ọ ươ ố ư 28 I. S l ng MBA.ố ượ 29 II. ch n công su t MBA.ọ ấ 29 III. S n i dây các tr m v m ng i nơđồ ố ạ à ạ đệ 30 IV. S n i dây chi ti t:ơđồ ố ế 32 CH NG V. T NH TOÁN CÁC TR NG THÁI V N HÀNH C A L I I NƯƠ Í Ạ Ậ Ủ ƯỚ ĐỆ 33 I. ch ph t i c c iếđộ ụ ả ự đạ 33 DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện II. ch ph t i c c ti uếđộ ụ ả ự ể 37 III. ch s cếđộ ự ố 40 CH NG VI. L A CH N PH NG PHÁP I U CH NH I N ÁPƯƠ Ự Ọ ƯƠ ĐỀ Ỉ ĐỆ 42 I. ph t i Iụ ả 42 II. Các ph t i còn l i: tính toán t ng t k t q a cho b ng sauụ ả ạ ươ ự ế ủ ở ả 44 CH NG VII. CÁC CH TIÊU KINH T K THU T C A M NG I NƯƠ Ỉ Ế Ĩ Ậ Ủ Ạ ĐỆ 45 I. Tính v n u t xây d ng m ng i nố đầ ư ự ạ đệ 45 II. T ng t n th t i n n ng c a m ng i nổ ổ ấ đ ệ ă ủ ạ đệ 46 III. Tính chi phí v giá th nh t i i nà à ả đ ệ 46 PHẦN MỞ ĐẦU Trong sự nghiệp Công Nghiệp Hoá và Hiện Đại Hoá đất nước, điện năng đóng vai trò chủ đạo và quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân vì điện năng là nguồn năng lượng có thể dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác. Chính vì vậy trước khi xây dựng một hệ thống một khu công nghiệp hoặc một khu dân cư… người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện, nhu cầu về điện không ngừng tăng trong giai đoạn trước mắt và còn trong phải dự trù cho phát triển trong tương lai gần. Đồ án môn học Mạng Lưới Điện là một bước thực dược quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng dụng thực tế. Đây là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất. DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện Trong đồ án thiết kế môn học Mạng Lưới Điện em đã sử dụng các tài liệu sau: 1. Giáo trình “Mạng Lưới Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm 2. Giáo trình “ Thiết Kế Các Mạng Và Hệ Thống Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm. 3. Giáo trình “ Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp” của đồng tác giả Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà. Nội dung đề án gồm những phần sau: Chương I : Cân bằng công suất trong hệ thống Chương II : Dự kiến các phương án và so sánh về mặt kĩ thuật Chương III : So sánh các phương án về mặt kinh tế Chương IV : Chọn số lượng, công suất MBA và sơ đồ nối dây Chương V : Tính chính xác trạng thái vận hành của LĐ Chương VI : Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp Chương VII: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án em được sự chỉ bảo nhiết tình của thầy cô trong bộ môn đặc biệt là cô giáo Đặng Diệu Hương đã trực tiếp hướng dẫn em trên lớp. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô trong khoa và cô Đặng Diệu Hương đã hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này. CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Quá trình sản suất, truyền tải và tiêu thụ điện năng trong HTĐ được tiến hành đồng thời do điện năng không thể tích luỹ được. Tại một thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản suất và điện năng tiêu thụ, có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tiêu thụ và pk phát ra với công suất tiêu dùng và pk tiêu thụ. Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn tới mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống. Do vậy phải kiểm tra sự cân bằng công suất trong MĐ trước khi bắt đầu TK một mạng lưới. DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện I. Cân bằng công suất tiêu dùng Giả sử nguồn điện cung cấp đủ công suất tiêu dùng cho các phụ tải, do đó sự cân bằng công suất điện biểu diễn bằng biểu thức sau: F P ∑ = ∑ YC P Trong đó: F P ∑ : Công suất tiêu dùng phát ra của nguồn ∑ YC P : Tổng công suất tiêu dùng yêu cầu của hệ thống Mà: ∑ YC P = m ∑ Pt P + ∑ ∆P mđ + ∑ td P + ∑ dt P m : Là hệ số đồng thời ( ở đây lấy m = 1) ∑ Pt P : Tổng công suất tiêu dùng trong chế độ phụ tải cực đại ∑ Pt P = P 1 + P 2 +P 3 + P 4 + P 5 + P 6 = 30 + 32 +28 +24 +30 +32 = 176 (MW) ∑ ∆P mđ : Tổng tt công suất điện năng trong mạng điện (tính theo số % của phụ tải cực đại) ∑ ∆P mđ = 5% ∑ Pt P = 176 . 5% - 8,8 (MW) ∑ td P , ∑ dt P : Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ của mạng. Ở đây: ∑ dt P = ∑ td P = 0 Vì ∑ F P coi như lấy từ thanh cái cao áp. Vậy: F P ∑ = ∑ YC P = 176 +8,8 = 184,8 (MW) II. Cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên cần thiết để giữ được tần số bình thường trong hệ thống, còn để giữ điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng làm cho U giảm. Mặt khác sự thay đổi U dẫn đến thay đổi f. Sự cân bằng công suất phản kháng trong HTĐ được biểu diễn bằng công thức sau: ∑ F Q = ∑ YC Q DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện Trong công suất phản kháng do nguồn phát ra ∑ F Q = tg ϕ F . ∑ F P (cos ϕ F = 0,85 → tg ϕ F = 0,6197) Vậy ∑ F Q = 184,8 . 0,6197 = 114,52 (MVAR) ∑ YC Q = m ∑ maxi Q + ∑ ∆ BA Q + ∑ ∆ L Q +Q tđ - ∑ ∆Q C + ∑ dt Q Trong đó: m = 1 ( là hệ số đồng thời) ∑ maxi Q = Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại. ∑ maxi Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 Từ số liệu đã cho ta tính được các công suất phản kháng của các hệ phụ tải bằng công thức Q i = P i .Tg i φ Theo đề Cos i φ = 0,85 → Tg i φ = 0,6197 Sau khi tính toán ta thu được bảng sau: Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6 P i (MW) 30 32 24 28 30 32 Q i (MVAR ) 18,591 19,83 14,875 17,352 18,591 19,83 Vậy : ∑ maxi Q = 109.067 Giả sử tổng tổn thất công suất phản kháng của các đường dây bằng công suất phản kháng do đường dẫn của đ d sinh ra. ∑ ∆ L Q = ∑ ∆ C Q Vì ta có từ thanh cái cao áp của trạm BA tăng của NMĐ nên ∑ td Q = ∑ dt Q = 0 ∑ ∆ BA Q : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính theo công thức: ∑ ∆ BA Q =15% ∑ maxi Q = 109,067 . 15% = 16,36 (MVAR) Vậy ∑ YC Q = 109,067 +16,36 = 125,427 (MVAR) So sánh ∑ F Q với ∑ YC Q ta thấy: ∑ F Q < ∑ YC Q Do đó chúng ta phải tiến hành bù sơ bộ DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện Q b = ∑ YC Q - ∑ F Q = 125,427- 114,52 =10,907(MVAR) Ta phải tiến hành bù ưu tiên cho những hộ ở xa, cos ϕ thấp hơn và bù đến cos ϕ = 0,9. Còn thừa lại ta bù cho các hộ ở gần Bảng tính khoảng cách từ nguồn đến các tải phụ: Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6 L (Km) 50 77,11 80,62 58,31 63,24 50,09 Công thức tính Q bi: Q bi = P i (tg ϕ 1 - tg ϕ 2 ) = Q i - P i tg ϕ 2 ϕ 1 , ϕ 2 : Các pha trước và sau khi bù Cos ϕ 2 = 0,9 → tg ϕ 2 =0,484 Phụ tải 2 : Q b2 = Q 2 –P 2 tg ϕ 2 =19,83-32.0,484 =4,342(MVAR) Phụ tải 3 : Q b3 = Q 3 –P 3 tg ϕ 3 =14,873-28.0,484 =1,321(MVAR) Phụ tải 5: Q b5 = Q 5 –P 5 tg ϕ 5 =18,591-30.0,484=4,071(MVAR) Phụ tải 4: Q b4 = Q b –( Q b2 + Q b3 +Q b5 ) =10,907-(1,321+ 4,342+4,071) =1,173 (MVAR) Đối với phụ tải 4 : Q b4 =Q 4 – P 4 tg ϕ 2 Nên tg ϕ 2 = 4 44 P QQ b − = 28 173,1352,17 − =0,578 Do đó Cos ϕ 2 = 2 2 1 1 ϕ tg+ = 2 578,01 1 + = 0,866 Vậy phụ tải 4 có cos ϕ =0,866 Trước khi bù Sau khi bù P Q Cos ϕ P Q b Cos ϕ Phụ tải 1 30 18,591 0,85 30 0 0,85 Phụ tải 2 32 19,83 0,85 32 4,342 0,9 Phụ tải 3 28 14,873 0,85 28 1,321 0,9 DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện Phụ tải 4 24 17,352 0,85 24 1,173 0,866 Phụ tải 5 30 18,591 0,85 30 4,071 0,9 Phụ tải 6 32 19,83 0,85 32 0 0,85 CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT A. Dự kiến các phương án của mạng điện thiết kế • Theo yêu cầu là mức đảm bảo cung cấp điện cho các hộ loại 1: Mà hộ loại 1 là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏng về thiết bị làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp ( VD: Các lò luyện kim loại, thông gió trong hầm lò và trong các nhà máy sản xuất hoá chất độc hại…) - Khi CCĐ cho các phụ tải thì yêu cầu đối với mạng điện là: + Độ tin cậy CCĐ cho các phụ tải phải cao + Phải đảm bảo chất lượng điện năng +Về kinh tế: Giá thành phải hạ, tổn thất điện năng phải nhỏ + An toàn đối với người và thiết bị + Linh hoạt trong vận hành và phải có khả năng phát triển trong tương lai, phù hơp với sự phát triển của KHCN trong tương lai. - Vì các hộ loại 1 có tính chất quan trọng như vậy nên phải được CCĐ liên tục không được mất điện. Khi chọn các phương án ta phải chọn sao cho các phụ tải được cung cấp từ hai nguồn độc lập. Dựa vào các vị trí địa lí và yêu cầu ta lựa chọn 5 phương án nối dây như sau: Phương án 1: DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện N 1 2 3 4 5 6 Phương án 2: N 1 2 3 4 6 5 Phương án 3: DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện N 1 2 3 4 6 5 Phương án 4: N 1 2 3 4 5 6 Phương án 5: DHBKHN [...].. .Đồ án môn học mạng lưới điện 1 2 3 N 4 5 6 B Tính toán cụ thể cho từng phương án I Phương án I: 1 2 3 N 4 5 6 1 Điện áp ĐM mạng điện Việc lựa chọn điện áp cho MĐ có thể ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế của MĐ Nếu chọn điện áp mạng điện nhỏ thì gây tổn thất điện nguồn lớn Do đó điện áp định mức phải được lựa chọn sao cho hợp lí nhất Điện áp định mức phụ thuộc... 35 Số liệu tính toán ∆ Q0 R X ( Ω ) ( Ω ) KVA r 0,75 1,87 43,5 240 11 5 11 10,5 120 29 0,8 3,4 2,54 55,9 200 III Sơ đồ nối dây các trạm và mạng điện 1 Trạm nguồn: Trạm nguồn là trạm biến áp lớn và rất quan trọng của hệ thống( là trạm tăng áp từ Umf lên Uđm của mạng điện) Để đảm bảo độ tin cậy CSĐ cho hệ DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện thống và cho các phụ tải ta chọn sơ đồ nối điện sd hệ thống 2... 32000/110 2XTPDH 32000/110 2XTPDH 25000/110 2XTPDH 25000/110 2XTPDH 32000/110 2XTPDH 32000/110 SƠ ĐỒ THAY THẾ TOÀN MGẠNG ĐIỆN 2AC - 95 50 Km 2AC - 95 72,11 Km 2AC - 70 80,62 Km 2AC - 70 58,31 Km 2AC - 95 63,24 Km 2AC - 95 50,99 Km DHBKHN mạng lưới điện Đồ án môn học IV Sơ đồ nối dây chi tiết: Đồ án môn học mạng lưới điện S S' 1 N1 jQ cd S S 1\2 2 Zd 2 1 S'' 2 -jQ cc B 1\2 S' 3 N3 S'' -jQ cc S' jQ cd 1 B N2... N-1 4,67 9,34 N-1 4,02 8,04 Vậy H điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là: ∆ UMAXbt% = 6,47 Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là: ∆ UMAXSC% = 12,94 II phương án II: 1 2 3 N 4 6 5 1 Điện áp định mức của mạch điện Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau: Đoạn L(Km) DHBKHN N-1 50 N-2 72,11 2-3 36,05 N-4 58,31 N-6 50,99 6-5 31,62 Đồ án môn học mạng lưới điện P(MW) Q(MVAR ) 30 18,591 60 34,703... tính toán hàng năm Để so sánh các phương án về mặt kinh tế cần phải giả thiết rằng các phương án có cùng số lượng MBA, mắt cắt, dao cách li Khi đó hàm chi phí tính toán hàng năm của mỗi phương án được tính theo công thức sau: Zi=(atc+avh)Kđdi + ∆ A.C Trong đó: atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn, atc =1/Ttc=1/8 = 0,125 avh : hệ số vận hành DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện avh=0,04 c: giá một Kwh điện. .. 6H K 2TPDH 32 MVA CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CÁC TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN Trong quá trình thiết kế mạng lưới điện , để đảm bảo an toàn cho hệ thống và các yêu cầu kĩ thuật Cần phải tính toán xác định sự phân bỗ các dòng công suât, tổn thất công suất,tổn thất điện năng và tổn thất điện áp của mạng điện trong các chế độ vận hành Tính chế độ vận hành có thể biết được điện áp tại từng nút của phụ tải từ... UMAXSC%=21,916% . Đồ án môn học mạng lưới điện Đồ án môn học Mạng Lưới Điện DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện MỤC LUC án môn h cĐồ ọ 1 M ng L i i nạ ướ Đ ệ 1 M C LUCỤ. 1: DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện N 1 2 3 4 5 6 Phương án 2: N 1 2 3 4 6 5 Phương án 3: DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện N 1 2 3 4 6 5 Phương án 4: N 1 2 3 4 5 6 Phương án 5: DHBKHN. phương án tối ưu nhất. DHBKHN Đồ án môn học mạng lưới điện Trong đồ án thiết kế môn học Mạng Lưới Điện em đã sử dụng các tài liệu sau: 1. Giáo trình Mạng Lưới Điện của tác giả Nguyễn Văn Đạm 2.