Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế hệ thống điện ppsx

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 3 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Phân tích nguồn cung cấp điện là rất cần thiết và phải quan tâm đúng mức khi bắt tay vào làm thiết kế. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như phương thức vận hành của các nhà máy điện, hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí, nhiệm vụ cũng như tính chất của từng nhà máy điện. Số liệu về phụ t ải là loại tài liệu quan trọng. Thiết kế hệ thống có chính xác hay không hoàn toàn do mức độ chính xác của công tác thu nhập và phân phụ tải quyết định. 1.1 - Nguồn điện. Trong đồ án thiết kế, nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) và hệ thống điện (HTĐ). - NMNĐ gồm 3 tổ máy có công suất định mức của mỗi tổ máy là 100MW, điện áp định mức là: Uđm = 10,5kV ; cosϕ = 0,85 Như vậy công suất định mức của mỗi máy là: 300MW. Đây là NMNĐ dùng nhiêu liệu than, dầu hay khí nên công suất tự dùng chiếm khoảng 10% tổng công suất phát. Công suất phát kinh tế là : P Fkt = 80 ÷ 85%P Fđm . Trong tính toán lấy: P F kt = 80%P Fđm = 0,8 . 300 = 240 MW HT có công suất vô cùng lớn, hệ số cosϕ trên thanh góp 110kV là : cosϕ = 0,85 NMNĐ cách hệ thống tương đối xa (hơn 120km) 1.2 - Phụ tải. Ta có bảng số liệu phụ tải: Bảng 1.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max (MW) 38 40 38 40 38 40 38 40 40 P min (MW) 26,6 28 26,6 28 26,6 28 26,6 28 28 Q max (MVar) 18,24 19,2 18,24 19,2 18,24 19,2 18,24 19,2 19,2 Q min (MVar) 12,7 13,4 12,7 13,4 12,7 13,4 12,7 13,4 13,4 Loại phụ tải 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ĐCĐA kt kt kt kt kt kt kt kt kt U tc (KV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 4 Cos ϕ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Tổng số có 9 phụ tải, tất cả đều là phụ tải loại 1. Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường cần được cung cấp điện với độ tin cậy cao. Công suất phụ tải yêu cầu ở chế độ phụ tải cực đại. ΣP ptmax = 352 (MW) lớn hơn P Fkt của NMNĐ nên mạng điện phải lấy thêm công suất từ HT. Trong chế độ cực tiểu có : ΣP min = 70%. P ptmax = 246,4(MW) Phụ tải phân bố khá đều xung quanh NMNĐ và HT. Phụ tải 1,2,8, 9 phía hệ thống ; phụ tải 3,4,5,7,,6 phía nhà máy. Thời gian sử dụng công suất cực đại :T max = 5000h Từ số liệu phân tích nguồn điện và phụ tải như trên ta thấy phải có sự liên hệ chặt chẽ giữa NM và HT, để chế độ vận hành được tin cậy và linh hoạt. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 5 CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 2.1 – Cân bằng công suất tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng rất cần thiết để giữ được tần số bình thường có nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra phải bằng tổng công suất yêu cầu. ΣP f = ΣP yc Nếu ΣP f < ΣP yc , phải tăng công suất phát lên, nếu nhà máy đã phát hết công suất định mức mà vẫn không đủ thì phải lấy thêm từ hệ thống. ΣP F + ΣP HT = m . ∑ 9 1 maxpt P + ΣΔP mđ + ΣP td + ΣP dt Trong đó : ΣP F : Tổng công suất nhà máy điện ΣP Fkt = 240 (MW) P HT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống. m : Hệ số đồng thời m = 1 ΣP ptmax : Tổng công suất yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực đại. ΣΔP mđ : Tổng tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp, trong tính toán sơ bộ. ΣΔP mđ = 5%ΣP ptmax ΣP td : Tổng công suất tự dùng của nhà máy lấy ΣP td = 10%ΣP Fkt ΣP dt : Tổng công suất dự trữ lấy từ HT lên, coi ΣP dt = 0 Ta có : 240 + P HT = 352 + 0,05 . 352 + 0,1. 240 ⇒P HT = 153,6 (MW) Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại, nhà máy cần một lượng công suất là : 153,6 (MW) từ hệ thống. 2.2. Cân bằng công suất phản kháng. Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường trong hệ thống, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện áp giảm sút. Phương trình cần bằng công suất phản kháng. ΣQ F + Q HT = mΣQ ptmax + ΣΔQ ba + ΣΔQ c + ΣQ dt + ΣQ td + ΣΔQ L Trong đó: ΣQ F : Tổng công suất phản kháng phát ra của nhà máy nhiệt điện ΣQ F = ΣP F .tgϕ F = 240 .0,62 = 148,8 (MVar) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 6 Q HT : Công suất phản kháng lấy của hệ thống. Q HT = P HT .tgϕ HT = 153,6 . 0,62 = 95,232 (MVar) ΣQ ptmax =ΣP ptmax tgϕ pt = 352 . 0,48 = 168,96 (MVar) ΣQ ptmax : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại. ΣΔQ L : Tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây. ΣΔQ c : Công suất phản kháng của đường dây sinh ra. Với mạng điện 110KV trong tính toán sơ bộ coi ΣΔQ L =ΣΔQ c ΣΔQ ba : Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ΣΔQ ba =15%. ΣQ ptmax = 0,15.168,96 = 25,34 (MVAr) ΣQ td = ΣP td . tgϕ = 24. 0,84 = 21,12 (MVAr) (Lấy cosϕ td = 0,75 ⇒ tgϕ td = 0,88) ΣQ dt : Coi bằng không, tổng công suất phản kháng lấy từ hệ thống, từ công thức (2.2) 148,8 + 95,232 > 168,96+25,34 + 21,12 244,03 > 215,41 Ta lấy tổng công suất phản kháng do nhà máy và hệ thống cung cấp lớn hơn tổng công suất phản kháng mà phụ tải yêu cầu, nên ta không phải bù sơ bộ. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 7 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Nguyên tắc chủ yếu của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cao. Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra một phương án phù hợp nhất với những nguyên tắc đã nêu ở trên. 3.1- Dự kiến các phương án nối dây của mạng. Qua các phân tích nguồn điện và các phụ tải ta thấy. Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I, nên yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt, lộ kép, hoặc mạch vòng. Trong tính toán sơ bộ ta thấy ở chế độ vận hành bình thường, hệ thống cung cấp khoảng 140 (MW) cho mạng điện. Vì vậy ta bố trí một số phụ tả i lấy điện trực tiếp từ hệ thống. Từ những nhận xét trên ta có một số các phương án sau; Phương án 1 Phương án 2 40+ j 19,2 38+j18,24 1 58,3km 38+ j 18,24 50km 60,8km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+ j 19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 60,8km 5 4 40+ j 19,2 44,7km 40+j19,2 3 56,5km 44,7km 53,8km 38+ j 18,24 50km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+ j 19,2 40+ j 19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40 j19 2 60,8km 5 4 40+j19,2 44,7km 40+j19,2 3 1 44,7km 58,3km 56,5km 36,05Km 53,8km Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 8 Phương án 3 Phương án 4 38+ j 18,24 50km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+ j 19,2 40+j19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 60,8km 5 4 38+j18,24 40+ j 19,2 44,7km 40+ j 19,2 3 1 56,5km 44,7km 58,3km 41,2km 36,05km 38+j18,24 50km 60,8km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+j19,2 40+ j 19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 5 4 38+j18,24 40+j19,2 44,7km 40+j19,2 3 1 56,5km 44,7km 58,3km 41,2km 53,8km Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 9 Phương án 5 Phương án 6 38+ j 18,24 50km 60,8km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+ j 19,2 40+ j 19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 60,8km 5 4 38+j18,24 40+j19,2 44,7km 40+ j 19,2 3 1 56,5km 44,7km 58,3km 53,8km 41,2km 38+ j 18,24 50km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+j19,2 40+j19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 5 4 38+j18,24 40+ j 19,2 44,7km 40+j19,2 3 1 56,5km 44,7km 58,3km 41,2km 36,05km 53,8km Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 10 3.2 Chọn cấp điện áp định mức (U đm ) Một trong những công việc quan trọng lúc thiết kế hệ thống điện là lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện. Vấn đề này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới tính kỹ thuật và tính kinh tế của mạng điện. Ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau để tính toán. U i = 4,34 16Pi Li + (3.2) Trong đó : P i (MW) , L i (km), U i (kV) : Công suất, chiều dài, điện áp vận hành của đường dây thứ i. Ta dùng sơ đồ hình tia để xác định điện áp U đm Từ công thức (3.2) và các số liệu đã cho ta tính được bảng sau: Bảng 3.1 Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 L (km) 53,8 44,7 60,8 58,3 60,8 44,7 40,9 50 50 P max (MW) 38 40 38 40 38 40 38 40 40 U vh (kV) 111,6 113,5 112,2 114,6 112,2 113,2 110,5 114 114 Qua bảng trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện khu vực thiết kế là : 110KV 38+ j 18,24 50km 60,8km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+j19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 60,8km 5 4 40+j19,2 44,7km 40+ j 19,2 3 56,5km 44,7km 53,8km Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 11 3.3 - Chọn tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế, tính các chỉ tiêu kỹ thuật của từng phương án. Ta dùng dây AC cho tất cả các lộ đường dây mạng điện có điện áp 110kV nên ta chọn F ≥ 70 (mm 2 ) để thoả mãn điều kiện vầng quang. Tất cả các phụ tải đều có thời gian sử dụng công suất cực đại. T max = 5000h tra bảng ta có: J kt = 1,1( A/mm 2 ) Các dây dẫn đặt trên không với khoảng cách trung bình học Δ tb = 5m Công thức tính tiết diện dây dẫn: F = kt J I max (3.3-1) F (mm 2 ) : Tiết diện dây dẫn I max (A) : Dòng qua dây ở chế độ phụ tải max I max = 3 max 2 max 2 3 max 10. 7,1.110.2 10. .32 QP U S dm + = (A) S max : Công suất chạy trên lộ đường dây ở chế độ max (MVA) U đm : Điện áp định mức của mạng điện 110KV. 3.3 –1 . Phương án I. * Chọn tiết diện dây dẫn. Tính dòng công suất trên các lộ: P N8 = ∑P Fkt - ∑P td - ∑P ptNĐ ∑P ptNĐ = P 3 + P 4 + P 5 +P 6 + P 7 = 38 + 40 + 38 + 38 +40 = 194MW 38+ j 18,24 50km 60,8km 38+j18,24 50km 50 , 2km NĐ 40+ j 19,2 38+j18,24 2 6 8 9 7 HT 40+j19,2 60,8km 5 4 40+j19,2 44,7km 40+j19,2 3 56,5km 44,7km 53,8km [...]... 3,7 7,4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện 3.4 So sánh các phương án về mặt kinh tế Ta đã biết việc quyết định bất kỳ một phương án nào của HTĐ cũng phải dựa trên cơ sở so sánh về kỹ thuật và kinh tế , nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và kinh tế quyết định sơ đồ nối dây Tất nhiên chỉ những phương án nào đã thoả mãn yêu cầu kỹ thuật thì mới giữ lại để so sánh Khi so sánh các... Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 28 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Vậy Σ ΔPi = 1,07+0,97+1,2+1,28+1,2+0,97+1,1+1,87+1,87+1,09 = 12,62 (MW) ⇒ ΔA = Σ ΔPi τ = 12,62 3411 = 43046,8 (MW) - Tính toán chi phí hàng năm : Z = ( avh + atc ) K + ΔA.C Thay số vào ta được : Z = ( 0,125 + 0,04 ) 219,39 109 + 43046,8 109 500 = 62,9031 109 ( đồng ) - Tổng kết lại ta có bảng sau: Bảng 3.4.1 l (km) K0.106 (đ/km)... 37350,45103.500 = 63,257109 (đồng) 3.4-3 – Phương án 2 Tính toán như phương án trên ta được bảng tổng kết: l (km) K0.106 (đ/km) R (Ω) H1 53,8 280 H2 44,7 280 N4 58,3 444 N3 60,8 280 N6 44,7 280 N7 56,5 280 75 36,05 444 N8 50,2 168 H8 50 168 H9 50 280 7,3 6 3,8 8,2 6 7,6 2,4 11,5 11,5 6,75 Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 29 Đồ án tốt nghiệp S (MVA) ΔP (MW) 38+j18, 24 1,07 40+j19, 2 0,91 Thiết kế hệ thống điện 40+j19, 2... sánh các phương án sơ đồ nối dâycủa mạng điện thì chưa đề cập đến các trạm biến áp Vì coi các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau Với kết quả tính ở phần 3.3 ta sẽ giữ lại phương án 1,2,3 là các phương án có chỉ tiêu kỹ thuật tốt nhất, để so sánh Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm bé nhất Phí tổn tính toán hàng năm của các phương án được tính theo... 40+j19,2 38+j18,24 Tương tự như phương án trên và ta kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một máy phát Ta được bảng kết quả sau : Bảng 3.3-6a Đoạn Imax(A) Ftt(mm2) Ftt(mm2) Icp(A) Isc(A) H1 110,6 100,56 120 380 221,2 1,1 Đạt yêu cầu H2 116,4 105,8 120 380 232,8 1,1 Đạt yêu cầu Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 25 Jkt Kết luận (A/mm2) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện N4 116,4 105,8 120 380 232,8 1,1... MW - Tổng công suất chạy trên đoạn N8 l : PN8 = ΣPFtdsc - ΣPtdsc - ΣPptNĐ = 200 - 20 -194 = - 14 MW Dấu ( –) chứng tỏ chạy từ hệ thống sang Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện QN8 = PN8.tgϕHT = 14.0,62 = 8,68 MVAr ⇒ SN8 = 14 + j8,68 MVA ⇒ I N 8 sc SN8 10 3 = 43,2( A) < I cp = 265( A) 2.110.1,7 - Công suất chạy trên đoạn H8 l : SH8 = S8 + SN8 = 40 + j19,2 + 14 + j8,68... 1,345 3,7 7,4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện ΔU%scmax = ΔU%scN7 + ΔU%sc7 =8,4% + 3,8% = 12,2% 3.3-3 – Phương án 3 41,2km 1 3 44,7km 38+j18,24 60,8km 2 38+j18,24 40+j19,2 8 50,2km 4 40+j19,2 58,3km HT 50km 50km NĐ 7 9 38+j18,24 40+j19,2 44,7km 56,5km 40+j19,2 5 6 36,05km 40+j19,2 38+j18,24 * Tính toán như phương án 1 Ta kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một máy phát ta được bảng kết quả sau... 1,29 2,2 4,4 H9 120 50 0,27 0,423 2,69 2 6,7 10,5 1,34 3,7 7,4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Từ các kết quả trong bảng 3.3-5b ta nhận thấy rằng *Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường ΔU%bt tmax= ΔU%btN4+ ΔU%bt43 =6,12% * Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành sự cố ΔU%scmax = ΔU%sc(N4) + ΔU%sc(43) = 12,24% 3.3.5 – Phương án 5 41,2km 60,8km 53,8km 3 2 44,7km 1 38+j18,24 40+j19,2 8... 98,94 232,8 135,8 Jkt (A/mm2) Kết luận 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Tính toán tương tự các chỉ tiêu kỹ thuật như phương án trên ta được bảng kết quả sau Bảng 3.3-5b Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 24 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Loại dâyAC L ( KM) r0 (Ω/KM)... – HTĐ 18 5 38+j18,24 6 40+j19,2 H8 70 50 0,46 0,44 2,58 2 11,5 11 1,296 2,2 4,4 H9 120 50 0,27 0,423 2,69 2 6,75 10,57 1,345 3,7 7,4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện * Tính toán như phương án I Ta kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một máy phát ta được bảng kết quả sau Bảng 3.3-2a Đoạn Imax(A ) H1 110,6 H2 116,4 N3 110,6 N4 116,4 75 221,2 N6 116,4 N7 110,6 N8 67,9 H8 49,47 H9 116,4 Ftt(mm2) . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 3 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH ĐẶC. 53,8km Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 10 3.2 Chọn cấp điện áp định mức (U đm ) Một trong những công việc quan trọng lúc thiết kế hệ thống điện là. ΣP F .tgϕ F = 240 .0,62 = 148,8 (MVar) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 6 Q HT : Công suất phản kháng lấy của hệ thống. Q HT = P HT .tgϕ HT = 153,6 .