đồ án thiết kế lưới điện

ĐH ĐIỆN LỰC TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC Giảng viên hướng dẫn : PGS. TS. NGUYỄN NGỌC TRUNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN MẠNH QUÂN Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp : D4H3 Khoá : 4 1 ĐH ĐIỆN LỰC L i M uờ ởĐầ ******* Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống 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 khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối 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 giảng dạy trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điện khu vực. Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện như xác định hướng và các thông số của các đường 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 triển năng lượng … Chúng em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Trung, cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án. Hà Nội, ngày 24 tháng 7 năm 2014. SINH VIÊN Nguyễn Mạnh Quân 2 ĐH ĐIỆN LỰC THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ********* I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ: 1.1. Những số liệu nguồn cung cấp. Nguồn có công suất vô cùng lớn. 1.2. Những số liệu về phụ tải. Trong hệ thống điện thiết kế gồm 6 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 6). + Trong đó có phụ tải 1 đến phụ tải 5 thuộc hộ loại I chiếm 83,3%. + Phụ tải 6 là hộ loại III chiếm 16,7%. 3 6 1 N 5 4 3 2 ĐH ĐIỆN LỰC Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng dưới đây Phụ tải Thuộc hộ loại Smax (MVA) Smin (MVA) Pmax (MW) Pmin (MW) Qmax (MVAr) Qmin (MVAr) cosϕ yêu cầu đcđa UH (kV) 1 I 42 21 35,7 17,85 22,26 11,13 0,85 T 22 2 I 30 20 25,5 17 15,9 10,6 0,85 KT 22 3 I 43 30 36,55 25,5 22,79 15,9 0,85 KT 22 4 I 49 24 41,65 20,4 25,97 12,72 0,85 KT 22 5 I 46 28 39,1 23,8 24,38 14,84 0,85 KT 22 6 III 37 22 31,45 18,7 19,61 11,66 0,85 T 22 Tổng 209,95 123,25 Trong đó: Công suất tiêu thụ của các phụ tải khác nhau, công suất tiêu thụ cực tiểu bằng 58,7% phụ tải cực đại. P min = 58,7% P max . S max = P max + jQ max. S min = P min +jQ min. T max = 5000h (thời gian sử dụng công suất cực đại). II- Phân tích nguồn và phụ tải 2.1 Nguồn điện Trong thiết kế lưới điện, việc phân tích nguồn điện để nắm vững đặc điểm và số liệu của nguồn, thuận lợi cho việc tính toán. Ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn: - Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay đổi về biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó - Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải. 2.2 Phụ tải 4 ĐH ĐIỆN LỰC - Các hộ phụ tải loại I là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành. Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải. - Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp. - Yêu cầu điều chỉnh điện áp. Trong mạng điện thiết kế các hộ 2,3,4,5 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Ở phương pháp này độ lệch điện áp phải thỏa mãn các chế độ như sau: Chế độ phụ tải cực đại: du% ≥ 5% U đm. Chế độ phụ tải cực tiểu: du%≥ 0% U đm. Chế độ sự cố: 0% ≤ du% ≤ 5% U đm. Các phụ tải 1 và 6 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường nên phạm vi chỉnh điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu, sự cố là: -2,5% U đm. ≤ du% ≤ +10% U đm . - Tất cả các phụ tải đều có điện áp hạ như nhau là 22 kV, hệ số công suất của các hộ đều cosϕ = 0.85. III- Cân bằng công suất trong hệ thống điện Đặc điểm đặc biệt của ngành sản xuất điện năng là điện năng do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất và cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải.Do vậy cân bằng công suất nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống. Do ở đây ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn nên có thể đáp ứng với công suất và chất lượng điện áp cho các phụ tải.Ta không cần cân bằng công suất. 5 ĐH ĐIỆN LỰC CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ********* 2.1 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. Để chọn 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 kim loại 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 kinh nghiệm: Ui = 4,34. Pli 16 + ( kW, km, MW). Trong đó: 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). Ta có bảng số liệu: Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (95,81÷115,89) chọn điện áp định mức cho mạng điện là U đm = 110kV. 6 Phụ tải Smax (MVA) Pmax (MW) li (km) Ui (kV) U đm (kV) 1 35,7+j22,26 35,70 45,35 107,76 110 2 25,5+j15,9 25,50 79,32 95,81 3 36,55+j22,79 36,55 44,00 108,83 4 41,65+j25,97 41,65 46,67 115,89 5 39,1+j24,38 39,10 45,35 112,42 6 31,45+j19,61 31,45 49,19 102,00 ĐH ĐIỆN LỰC 2.2 Dự kiến các phương án nối dây. Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 5 phụ tải loại I, 1 phụ tải loại III. Các phương án nối dây dự vào các yếu tố sau: + Vị trí nguồn và phụ tải. + Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế. + Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt. Ta có thể đưa ra các phương án như sau: Phương án I: 6 N 5 1 4 3 2 Phương án II: 6 N 5 1 4 3 2 7 ĐH ĐIỆN LỰC Phương án III: N 6 5 1 4 3 2 Phương án IV: N 6 5 1 4 3 2 Phương án V: N 6 5 1 4 3 2 2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn 8 ĐH ĐIỆN LỰC Do mạng điện thiết kế có U đm =110kV. Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện J kt. F kt = kt J I max . (*) Với I max là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, được xác định theo công thức: I max = dm i Un S .3 max × = dm 22 .U3n QiPi × + Trong đó : J kt - mật độ kinh tế của dòng điện. U đm - điện áp định mức của dòng điện. (kV) S maxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA) n - số lộ đường dây. Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải là 5000 h . J kt được tra theo bảng trang 295_Thiết kế các mạng và hệ thống điện_NXB khoa học kĩ thuật 2008, ta có mật độ kinh tế của dòng điện J kt = 1,1 A/mm 2 . Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang. Độ bền cơ về đường dây và điều kiện pháp nóng của dây dẫn. * 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 70mm 2 . * Kiểm tra phát nóng dây dẫn. Theo điều kiện: I sc max < k. I cp. Trong đó : I cp - dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây. k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ K hc = 0.8 ứng với nhiệt độ là 25 o c. Đối với đường dây kép : I sc max = 2.I bt max < 0.8 I cp. 9 ĐH ĐIỆN LỰC Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện. 2.4 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 −=∆ bt U %20%15 max −=∆ sc U 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 −=∆ bt U max 20% 25%∆ = − sc U Trong đó ∆U bt Max , ∆U sc Max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng nề nhất. Ta tính tổn thất theo công thức: ∆U i (%) = 100 2 × ∑+∑ dm iiii U XQRP % P i ,Q i là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i (MW, MVAr). R i , X i là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i( Ω ). 2.5 Tính toán cụ thể từng phương án 10 [...]... tổng kết tổn thất điện áp của 5 phương án Phương án ∆Ubt % ∆Usc% 1 6,05 12,1 2 6,74 13,48 3 8,55 17,46 4 9,07 18,15 5 5,73 17,9 Theo bảng số liệu trên,ta chọn 2 phương án có tổn thất nhỏ nhất để tính toán về mặt kinh tế là : Phương án 1 với : ∆Ubt max%= 6,05 % ∆Uscmax% = 12,1 % Phương án 2 với : ∆Ubt max%= 6,74 % ∆Usc max% = 13,48 % 2.6 Tính toán so sánh các phương án về kinh tế 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, một lưới điện có chỉ tiêu kĩ thuật tốt, vốn đầu tư và chi phí vận hành cao Ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu 33 ĐH ĐIỆN LỰC trúc lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp.Vì vậy việc đánh giá tính toán... Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC-70 ta có: ro=0,45 Ω /km, xo=0.44 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây : 1 1 2 2 1 1 X = xo l = 0,44.49.19= 10,82( Ω ) 2 2 R= ro.l = 0,45.49,19=11,07( Ω ) - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường : 19 ĐH ĐIỆN LỰC ∆U3-2bt % = R P 3− 2 3− 2 +Q3 − 2.X 3 − 2 U 2đm ×100 = 25,5.11,07 + 15,9.10,82 × 100 = 3,75% 110 2 - Tổn thất điện áp ở chế độ... 4,87+4,2=9,07% ∆Usc % =9,75+8,4=18,15% Tổn thất điện áp ở đường dây liên thông N-4-3 ∆Ubt % = 3,14+5,75=8,89 % ∆Usc % =6,28+11,4=17,68 % Tổn thất điện áp lớn nhất là : ∆Ubt max%= 9,07 < 10% ∆Umax sc% = 18,15 < 20% (thỏa mãn điều kiện) Vậy phương án IV đạt yêu cầu kĩ thuật Phương án V 1 Sơ đồ N 6 5 27 ĐH ĐIỆN LỰC 1 4 3 2 2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn Ở phương án này các phụ tải 3 và 4 nối với nhau thành... 220,4 264 30 ĐH ĐIỆN LỰC N-2 78,73 157,5 212 N-3 242,6 482,87 488 N-4 241,09 482,87 488 4-3 16,53 257,18 265 N-5 120,7 241,44 304 N-6 194,2 408 Theo số liệu tính toán bảng trên ,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng • Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây kín N-3-4-N Loại AC-240 có ro=0,131 Ω /km, xo=0,401 Ω /km - Điện trở điện kháng đường dây N-3... 1 0,131 44=5,76( Ω ) 1 n X = xo l =1 0,401 44= 17,64( Ω ) - Điện trở điện kháng đường dây N-4 1 n R= ro.l = 1.0,131 46,67=6,11( Ω ) 1 n X = xo l =1 0,401 46,67= 18,72( Ω ) Loại AC-95 có ro=0,33 Ω /km, xo=0.429 Ω /km - Điện trở điện kháng đường dây 3-4 1 n 1 X = xo l =1 0,429.34,79= 14,93( Ω ) n R= ro.l = 1.0,33 34,79=11,48( Ω ) * Tổn thất điện áp lúc bình thường: Xét đoạn N-3: ∆UbtN-3% = = P N − 3.RN... Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 120 ta có: ro=0,27 Ω /km, xo=0.423 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây : 1 n 1 2 R= ro.l = 0,27.45,35=6,12 ( Ω ) 1 n 1 2 X = xo l = 0,423.45,35=9,59( Ω ) - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường 15 ĐH ĐIỆN LỰC ∆U5-4 bt % = +Q5 − 4.X 5 − 4 5 − 4 R5 − 4 ×100 = U 2đm P 41,65.6,12 + 25,97.9,59 × 100 = 4,11% 110 2 - Tổn thất điện áp ở chế độ... • Tính tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC-300 ta có: ro=0,108 Ω /km, xo=0,392 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây : 1 1 2 n 1 1 X = xo l = 0,392.45,35=8,89( Ω ) 2 n R= ro.l = 0,108.45,35=2,45 ( Ω ) - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường ∆UN-5 bt % = p N − 5.R N − 5+QN − 5.X N − 5 U 2đm ×100 = 16 39,1.2,45 + 24,38.8,89 × 100 = 2,58% 110 2 ĐH ĐIỆN LỰC - Tổn thất điện áp ở chế độ... và dòng điện cho phép Icp=330A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc = 95mm2 > 70mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : Isc = 2.Ibt max = 2.112,85 = 225,7 (A) 24 ĐH ĐIỆN LỰC Isc < 0,8.Icp = 330 A ( thỏa mãn điều kiện ) • Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 95 ta có: ro=0,33 Ω /km, xo=0.429 Ω /km Điện trở và điện kháng đường... 185mm2 và dòng điện cho phép Icp= 510 A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc=185mm2 > 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự có sẽ dẫn đến mất điện, không tính đến Isc • Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 185 ta có: ro=0.17 Ω /km, xo=0.409 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây . ĐH ĐIỆN LỰC TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU. viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điện khu vực. Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết. thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án. Hà Nội, ngày 24 tháng 7 năm 2014. SINH VIÊN Nguyễn Mạnh Quân 2 ĐH ĐIỆN LỰC THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ