Đồ án môn lưới điện-Lê Minh Dũng potx

Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khaithác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, đểđảm bảo về chất lượng có

Đồ án môn lưới điện

Lê Minh Dũng

MỤC LỤC

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ

MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC 5

-CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 5

I Tính toán công suất 5

I.1 Sơ đồ địa lý 5

I.2 Phân tích nguồn 5

I.3 Phân tích phụ tải 5

I.4 Tính toán cân bằng công suất 6

a) Cân bằng công suất tác dụng 6

b) Cân bằng công suất phản kháng 7

II Vạch các phương án nối dây 8

III Chọn điện áp định mức cho lưới điện 11

IV Tính toán chọn tiết diện dây dẫn 12

IV.1 Chọn tiết diện dây 12

IV.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang 12

V Tiêu chuẩn tổn thất điện áp 13

CHƯƠNG II 14

TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 14

PHẦN A: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 4 14

I Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp 14

I.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ 14

I.2.Tính toán chọn cấp điện áp 15

II Chọn tiết diện dây dẫn 15

II.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế 15

II.2 Kiểm tra phát nóng khi tải cưỡng bức 17

III Tính tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố nguy hiểm nhất 20

PHẦN B: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 6 23

I Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp 23

I.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ 23

I.2 Tính toán chọn cấp điện áp 24

II Chọn tiết diện dây dẫn 24

II.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế 24

II.2 Kiểm tra phát nóng khi tải cưỡng bức 26

Nhánh N1 26

III Tính tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố nguy hiểm nhất 27

-PHẦN C : TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

VÀ HÀM CHI PHÍ 29

II Tính toán cho phương án 6 31

III So sánh kinh tế kĩ thuật chọn phương án tối ưu 32

CHƯƠNG III 33

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 33

BỐ TRÍ KHÍ CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 33

I Tính toán chọn công suất, số lượng ,loại máy biến áp 33

I.1 Tính toán chọn công suất định mức, số lượng máy biến áp cho phụ tải 33 I.2 Chọn loại MBA 34

II Bố trí thiết bị và khí cụ điện trên sơ đồ nối điện chính 35

CHƯƠNG IV 38

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ĐỐI VỚI PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 38

I Chế độ phụ tải cực đại 38

I.1 Đoạn N1 38

a) Tính phân bố công suất trên đường dây 39

b) Tính điện áp 40

I.2 Đoạn N2 41

a) Tính phân bố công suất trên đường dây 42

b)Tính điện áp 42

c) Tính tổn thất công suất, tổn thất điện năng 43

II Chế độ phụ tải cực tiểu 44

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 46

CHƯƠNG VI 50

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CHO LƯỚI ĐIỆN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

-LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốcgia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đờisống sinh hoạt, nghiên cứu khoa học…

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa,nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng

Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khaithác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, đểđảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phânphối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu

về kỹ thuật cũng như kinh tế Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảngdạy trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án mônhọc về thiết kế điện cho mạng điện khu vực Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng tahiểu biết tổng quan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyêntắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện như xác định hướng và các thông số của cácđường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc tổ chức

và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồn nguyên vật liệu để phát triểnnăng lượng …

Em xin chân thành cảm ơn đến thầy Phạm Văn Hòa, cùng toàn thể các thầy côtrong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này

Hà Nội, ngày 5 tháng 3 năm 2012 SINH VIÊN

Lê Minh Dũng

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

I Tính toán công suất

I.1 Sơ đồ địa lý

I.2 Phân tích nguồn

Nguồn cung cấp cho các hộ phụ tải ở đây là một nguồn công suất vô cùng lớn,

hệ số công suất của nguồn là cos = 0,85

I.3 Phân tích phụ tải

Tổng công suất các hộ tiêu thụ trong chế độ cực đại là 150 MW Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại

Trong số 6 hộ phụ tải thì có 1 hộ phụ tải thuộc loại I, 2 hộ thuộc loại II có mức

nghiêm trọng Ba hộ phụ tải còn lại thuộc họ loại III có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện thấp hơn, là những hộ mà việc mất điện không gây hậu quả nghiêm trọng Thời gian sử dụng công suất cực đại là Tmax = 5000 giờ

Ta có bảng số liệu tổng hợp về phụ tải như sau:

Smax = Pmax + jQmax

Smin= Pmin + jQmin

I.4 Tính toán cân bằng công suất

Tổng công suất tác dụng do nguồn sinh ra bằng tổng công suất tác dụng do các

hộ phụ tải tiêu thụ và tổn thất công suất tác dụng trên lưới

a) Cân bằng công suất tác dụng

Sự cân bằng công suất tác dụng trông khu vực xét được biểu diễn bằng công thức sau :

P = mP + P

Trong đó :

P : Tổng công suất phát của trạm điện

P: Tổng công suất tải cực đại của phụ tải

P: tổn thất công suất toàn lưới phía cao áp

P = 5%  P

P = 1.175+ 0,05.175 = 183,75 ( MW)

m : Hệ số đồng thời, phản ánh khả năng đồng thời cùng một lúc đều sử dụng công suất cực đại Trong thiết kế lấy m = 1

b) Cân bằng công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng được thể hiện bằng công thức:

Q + Q = mQ + Q

Q = 15%.mQ = = 16,18 (MVAr)

=> Q = mQ + Q - Q = 107,85 + 16,18 – 113,93= 10,1 (MVAr)

Ta phân bù về các phụ tải theo nguyên tắc ưu tiên các hộ ở xa, và có cos thấp:

Bù 4,1( MVAr ) tại phụ tải 2:

2

moi pt

S = 40 + j(24,19 - 4,1) = 40 + 20,09 MVA

Bù 3 MVAr tại phụ tải 3:

3

moi pt

S = 25 + j(15,49 - 3) = 25 + 12,49 MVA

Bù 3 MVAr tại phụ tải 4:

4

moi pt

S = 35 + j(21,69 - 3) = 35 + 18,69 MVA Kết quả sau khi bù như sau :

STT Pmax

(MW)

Qmax (MVAr)

k m

3 6 ,0 6 k m

50km

k m

3 6 ,0 6 k m

5 8 ,3 1 k m

50km

k m

5 8 ,3 1 k m

50km

- Sơ đồ hình tia có ưu điểm là : Đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản; các phụ tải không liên quan đến nhau , khi sự cố trên 1một đường dây không ảnh hưởng đến đường dây khác, tổn thất nhỏ hơn sơ đồ liên thông Tuy vậy sơ đồ hình tia có nhược điểm là : khảo sát thiết kế thi công mất nhiều thời gian và tốn nhiềuchi phí.

- Sơ đồ liên thông có ưu điểm là khảo sát thiết kếgiảm nhiều so với sơ đồ hình tia, thiết bị dây dẫn có chi phí giảm Tuy vậy nó có nhược điểm là cần có thêm trạm trung gian , thiết bị bố trí đòi hỏi bảo vệ rơle , thiết bị tự động hoá phức tạp hơn, độ tin cậy cung cấp diện thấp hơn so với sơ đồ hình tia

- Mạng kín có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp cao, khả năng vận hành lưới linhhoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp Tuy nhiên nhược điểm của mạng kín là bố trí bảo vệ rơle và tự động hoá phức tạp, khi xảy ra sự cố tổn thất lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn

Dựa vào ưu nhược điểm đã phân tích ở trên ta chọn phương án 4 và phương án

6 để tính toán tiếp

III Chọn điện áp định mức cho lưới điện

Lựa chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là nhiệm vụ rất quan trọng, vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chi phí kinh tế, kỹ thuật của mạng điện Đểchọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này

- Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải

- Khi điện áp càng cao thì tổn thất công suất càng bé, sử dụng ít kimloại màu (I nhỏ) Nhưng điện áp càng tăng cao thì chi phí xây dựng mạng điện càng lớn và giá thành thiết bị càng tăng Vì vậy phải chọn điện áp định mức như thế nào cho phù hợp về kinh tế và kĩ thuật

Chọn điện áp tối ưu theo công thức :

Ui = 4,34 li 16P - đối với lộ đơn

Ui = 4,34 16

2

P

li  - đối với lộ kép

Ui - điện áp đường dây thứ i (kV)

li - khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km)

Pi - công suất lớn nhất trên đường dây thứ i (MW)

IV Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

IV.1 Chọn tiết diện dây

Do mạng điện thiết kế có Uđm=110kV, tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt

Fkt = (*)Với Imax là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình

thường, được xác định theo công thức:

Imax =

dm

i

U n

S

3

max



Trong đó :

Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện (mm2)

Uđm - điện áp định mức của dòng điện (kV)

Smaxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA)

IV.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang

Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi cấp điện áp

Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70mm2

* Kiểm tra phát nóng dây dẫn

Theo điều kiện:

Isc max < k Icp

V Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự

cố nằm trong khoảng sau đây:

% 15

% 10 max  

U bt

% 20

% 15 max  

U sc

Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong khoảng:

% 20

% 15 max  

i

U

X Q R

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

PHẦN A: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 4

I Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp

I.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ

Sơ đồ nối dây của phương án 4 :

Ta chọn cấp điện áp 110 kV để truyền tải là hợp lý.

II Chọn tiết diện dây dẫn

II.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế

Nhánh N-1

I = 152 9,32 3

.10 3.110

Đoạn N-5

I = 27,172 16,842 3

.10 3.110



167,78 (A)

F =167,781,1  152,53 (mm2)

 Chọn dây AC-185

Đoạn N-6

I = 32,832 20,342 3

.10 3.110

Xét mạch vòng N5-6

Sự cố đứt dây N-5

6

5 N

I 602 37,182 3

10 3.110



185,24 (A) Dây AC-70 có I = 265 (A)  K.I = 0,88.265 = 233,2 > I ( t/m )

Sự cố đứt dây N-6

6

5 N

I 602 37,182 3

10 3.110



185,24 (A) Dây AC-70 có I = 265 (A)  K.I = 0,88.265 = 233,2 > I

Sự cố đứt dây 5-6 :

6

5 N

I = 302 18,592 3

10 3.110



185,24Dây AC-185 có I = 510 ( A )  K.I = 0,88.510 = 448,8 > I (t/m)

I = 302 18,592 3

10 3.110



185,24Dây AC-185 có I = 510 ( A )  K.I = 0,88.510 = 448,8 >I ( t/m )

Bảng thông số tiết diện đường dây của phương án 4:

Ω/kmkm

x 0 Ω/kmkm

I cp A

PHẦN B: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 6

I Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp

I.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ

Sơ đồ nối dây của phương án 6:

N

Ta chọn cấp điện áp 110 kV để truyền tải là hợp lý

II Chọn tiết diện dây dẫn

II.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế

Nhánh N-1

I = 152 9,32 3

.10 3.110



= 92,63 (A)

F =92,631,1 = 84,21 (mm2)

 Chọn dây AC-95

II.2 Kiểm tra phát nóng khi tải cưỡng bức

Dây AC-95 có I = 330 (A)  K.I = 0,88.33= 290,4 > I (t/m)

Bảng thông số tiết diện đường dây của phương án 6

Ω/kmkm

x 0 Ω/kmkm

I cp A

III Tính tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố nguy hiểm nhất Nhánh N-1

U=U =15.14,76 9,3.19, 23

110



= 3,64(kV) U% = U = .100 = 3,31%

PHẦN C : TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

VÀ HÀM CHI PHÍ

Khi tính toán, thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kĩ thuật.Mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kĩ thuật thường mâu thuẫn nhau, mộtlưới điện có chỉ tiêu kĩ thuật tốt, nhưng vốn đầu tư và chi phí vận hành lại cao

Ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp.Vì vậy việc đánh giá tínhtoán chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu về kĩ thuật, hợp lý về kinh tế

Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:

Z = (atc + avh).V + A. (1)

Trong đó :

Z: là hàm chi phí tổn thất hàng năm (đồng)

atc : hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn,

tc tc

T

a  1 = 81= 0,125 Ttc: thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư

avh: hệ số khấu hao hao mòn thiết bị

(ở đây vận hành đường dây nên avh = 4% =0,04)

V: vốn đầu tư xây dựng đường dây

A: tổn thất điện năng , (kWh)

A = Pmax. = 6 ( max max) .

2 2









P: tổn thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW)

: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải được tính bằng công thức:

 = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất

Với Tmax = 5000 h

 = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411(h)

 : giá điện năng tổn thất, C = 700đ/1kWh.

Ta đi tính toán cụ thể cho 2 phương án trên :

I Tính toán cho phương án 4

Tổng tổn thất công suất của phương án 4 là :

Tổng chi phí của phương án 4 là :

Z4= (atc + avh).V + A.

Tổn thất điện năng của phương án 6 là :

A=P6. = 4,55.3410,93 = 15519,73 ( MWh )

Số vốn đầu tư cơ bản của phương án 6 là:

V6=(44,72.1,1.283+50.1,6.354+58,31.1,1.403+64.03.1,1.500+41,23.1,6.283+ +28,28.1,6.283).10 6

V6= 134780,79.10 6 (đ)

Tổng chi phí của phương án 6 là :

Z6=(0,125+0,04).134780,79.10 6 + 15519,73.700.10 3= 33,10.10 (đ)

III So sánh kinh tế kĩ thuật chọn phương án tối ưu

Ta có bảng tổng hợp so sánh 2 phương án về chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Từ bảng tổng hợp ta thấy cả hai phương án đều đảm bảo về mặt kĩ thuật Phương

án 6 có tốn ít kinh phí hơn và có chỉ tiêu kĩ thuật tốt hơn Mặt khác phương án đó là phương án đơn giản cả về sơ đồ nối dây cũng như về bố trí thiết bị bảo vệ rơle,máy biến áp, máy cắt…các phụ tải không liên quan đến nhau,nên khi có sự cố ở một phụ tải sẽ không ảnh hưởng đến các phụ tải khác

=> Vậy ta chọn phương án 6 là phương án tối ưu

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

BỐ TRÍ KHÍ CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

I Tính toán chọn công suất, số lượng ,loại máy biến áp

Trạm biến áp là một phần tử rất quan trọng của hệ thống điện, nó có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ hệ thống, biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác vàphân phối cho các mạng điện tương ứng.vì vậy việc lựa chọn các máy biến áp cần đảm bảo tính chất cung cấp điện liên tục và yêu cầu về kinh tế ,kĩ thuật

I.1 Tính toán chọn công suất định mức, số lượng máy biến áp cho phụ tải

Tất cả các phụ tải trong hệ thống bao gồm hộ loại I, II và III vì vậy để đảm bảocung cấp điện cho các phụ tải này ta cần đặt 2 máy biến áp đối với hộ loại I, II và 1 máy biến áp đối với hộ loại III

Trong phương án tối ưu được chọn ở phần trên gồm 3 phụ tải loại I, II (2,5,6)

và 3 phụ tải loại III(1,3,4).Như vậy công suất của máy biến áp trong trạm có thể xác định theo công thức sau:

Đối với phụ tải loại III, TBA có 1 MBA

SđmB ≥ SmaxPhụ tải loại I, II, TBA có 2 MBA làm việc song song

1

15 17,65( ) 0,85

1

40 44,94( ) 0,86

I.2 Chọn loại MBA

Ta chọn MBA cho từng phụ tải:

-Nếu phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp thường thì chọn MBA 3 pha có đầu phân áp cố định

-Nếu phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường thì chon MBA có bộ điềuchỉnh điện áp dưới tải