Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học & tốt nghiệp đại học điện lực môn học lưới điện chuẩn, chuyên ngành hệ thống điện
Đồ án: Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III MỞ ĐẦU Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Sinh viên Hoàng Văn Ninh Lời nói đầu MỞ ĐẦU Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo TS Trần Thanh Sơn đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. MỤC LỤC : Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải- cân bằng công suất trong hệ thống điện. -3- Chương 2 Dự kiến các phương án và tính toán sơ bộ. -7- Chương 3 So sánh kinh tế các phương án. -34- Chương 4 Tính toán lựa chọn MBA và sơ đồ nối dây -39- Chương 5 Tính toán chế độ xác lập trong mạng điện. -44- Chương 6 Lựa chọn phương pháp điều chỉnh điện áp trong mạng điện. -69- Chương 7 Tính toán bù công suất phản kháng. -77- Chương 8 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện. -85- CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. *Ta có sơ đồ địa lý lưới điện thiết kế: N 5 6 4 3 2 1 2 8 , 8 4 k m 3 2 , 9 8 k m 5 0 , 6 k m 32 km 22 , 63 km 2 5 , 3 k m 4 6 , 6 5 k m 2 8 , 8 4 k m 24 km 4 3 , 0 8 k m 4 0 , 7 9 k m 1.1 Nguồn cung cấp. Trong hệ thống có một nguồn cung cấp N. Nguồn cung cấp cho hệ thống là nguồn có công suất vô cùng lớn. Nguốn có công suất lớn hơn rất nhiều so với nhu cầu của phụ tải. Điện áp trên thanh góp của nguồn không thay đổi trong mọi trường hợp làm việc của phụ tải, có đủ khả năng đáp ứng cho phụ tải. 1.2 Phụ tải. Mạng điện khu vực thiết kế gồm có một nguồn và 6 phụ tải 1,2,3,4,5 và 6. Trong đó các phụ tải 1,2,3,4,6 là các hộ tiêu thụ loại I nên sẽ được cung cấp bằng đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục. Phụ tải 5 là hộ tiêu thụ loai III nên sẽ được cung cấp điện bằng đường dây đơn. Bảng 1.1 số liệu về các phụ tải của lưới điện phụ tải thuộc hộ loại Smax (MVA) Smin (MVA) cosφ Tmax (h) UH (kV) ĐCĐA 1 I 50 24 0,85 4800 22 KT 2 I 43 25 0,85 4800 22 KT 3 I 31 20 0,85 4800 22 KT 4 I 39 26 0,85 4800 22 KT 5 III 28 17 0,85 4800 22 KT 6 I 48 23 0,85 4800 22 KT Ta có .S P jPtg ϕ = + . osP S c ϕ ⇒ = Dựa vào bảng số liệu trên ta có bảng các thông số của các phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu như sau: Bảng 1.2 Phụ tải Pmax+jQmax (MVA) Smax (MVA) Pmin+jQmin (MVA) Smin (MVA) loại hộ 1 42,5 + j26,35 50 20,4 + j12,65 24 I 2 36,55 + j22,66 43 21,25 + j13,18 25 I 3 26,35 + j16,34 31 17 + j10,54 20 I 4 33,15 + j20,55 39 22,1 + j13,7 26 I 5 23,8 + j 14,76 28 14,45 + j8,96 17 III 6 40,8 + j25,3 48 19,55 + j12,12 23 I Tổng 203,15 + j125,96 239 114,75 + j71,15 135 1.3 Cân bằng công suất. Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q cho các hộ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử của hệ thống. Nếu sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu thụ bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh tế hoặc làm tan vỡ hệ thống. Vì vậy ta cần phải cân bằng công suất. 1.3.1Cân bằng công suất tác dụng Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ 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 thống cần phải phát công suất bằng công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng công suất giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường cần phải có sự dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng liên quan đến vận hành cũng như phát triển cuả hệ thống điện. Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống : 6 1 F yc pt td dt i P P m P i P P P = = = + ∆ + + ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ Trong đó: m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại, ở đây m=1. F P ∑ : là tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn về các phụ tải. yc P ∑ : là tổng công suất tác dụng yêu cầu củ hệ thông. 6 1 pt i P i = ∑ : là công suất tác dụng của phụ tải thứ i trong chế độ phụ tải. P∆ ∑ : là tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện. td P ∑ : là tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện. dt P ∑ : là tổng công suất dự trữ trong mạng điện. Trong tính toán sơ bộ ta lấy 6 1 15% F pt pt i P P P = = + ∑ ∑ ∑ Theo bảng số liệu về số liệu phụ tải đã cho ở trên ta có : 6 1 15% F yc pt pt i P P P P = = = + ∑ ∑ ∑ ∑ 203,15 15%.203,15 233,62= + = (MW) Việc cân bằng công suất giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định. 1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng. Trong hệ thống, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất phản kháng và tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên để giữ được tần số bình thường trong hệ thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện kháng giảm.Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng tới tần số và ngược lại. Như vậy giảm điện áp sẽ làm tăng tần số trong hệ thống và giảm tần số sẽ làm tăng điện áp.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: 6 1 F yc pt b L c td dt i Q Q m Q Q Q Q Q Q = = = + ∆ + + + + ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ Trong đó: F Q ∑ : là tổng công suất phản kháng phát ra từ nguồn tới các phụ tải. yc Q ∑ :là tổng công suất yêu cầu của hệ thống. 6 1 pt i Q i = ∑ : là tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải thứ i của mạng có xét đến hệ số đồng thời ra ở đây m=1. L Q ∑ :là tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng lưới điện. c Q ∑ : Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dâysinh ra. b Q∆ ∑ : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các tram biến áp. td Q ∑ : tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. dt Q ∑ : Tổng công suất dự trữ trong hệ thống. Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính công suất phản kháng yêu cầu trong hệ thống bằng công thức sau: 6 6 yc 1 1 15% pt pt i i Q Q i Q i = = = + ∑ ∑ ∑ ( ) 125,96 15%125,96 144,85 MVAr= + = Ta lại có: . 233,62.0,62 144,84 F F Q P tg ϕ = = = ∑ ∑ (MVAr) Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra vừa đúng bằng lượng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống do đó ta không phải tiến hành bù công suất phản kháng. 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. a. Nguyên tắc chọn Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế, cũng như các đặc trưng kĩ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau và sơ đồ mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp đinh mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện. b. Chọn điện áp điện áp định mức. Điện áp từ nguồn tới một phụ tải i bất kì được lựa chọn theo công thức kinh nghiệm: 4,34 16 i i i U l P= + Trong đó: i U là điện áp vận hành của đoạn dây thứ i (kV) i l là chiều dài đoạn dây thứ i (km) i P là công suất truyền tải trên đoạn dây thư i (MW) Để đơn giản ta chỉ chọn cho phương án hình tia. Như vậy ta có bảng sau: Bảng 2.1 LỘ SMAX PMAX Li (km) U(kV) Uđm (kV) N1 50 42,5 40,79 116,52 N2 43 36,55 43,08 108,75 N3 31 26,35 46,65 93,91 110 N4 39 33,15 32 102,92 N5 28 23,8 50,6 90,14 N6 48 40,8 28,84 113,31 Từ kết quả trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế là 110kV. 2.2 Dự kiến phương án nối dây. [...]... 136,11 152,85 1-2 AC-95 N3 N4 4-5 N6 AC-70 AC-185 AC-120 AC-95 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP Tính tổn thất điện áp trên đường dây N3,N- 4-5 và N6 tương tự có kết quả như tổn thất trên đường dây N3,N- 4-5 và N6 của phương án 2 Tính tổn thất điện áp cho mạng điện kín N- 1-2 -N như sau : Tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường: Do tính toán trên ta có điểm 1 là điểm phân công suất,do đó nút náyễ có điện áp thấp... cạnh đó trong sơ đồ lưới điện có mạng điện kín nên vận hành phức tạp hơn Phương án 2 và phương án 5 có tổn thất điện áp như nhau nhưng sơ đồ nối điện của phương án 2 đơn giản hơn Từ những phân tích trên ta giữ lại phương án 1 và phương án 2 để so sánh về mắt kinh tế 2.4 Tính toán so sánh các phương án về mặt kinh tế Lựa chọn phương án tối ưu Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức,... 125,36 63,6 180,48 130,55 162,66 8,9 13,95 88,72 TỔN THẤT ĐIỆN ÁP: Tính tổn thất điện áp trên mạng điện kín N.1.2.N tương tự có kết quả như tổn thất trên mạng điện kín N.1.2.N của phương án 3 Tính tổn thất điện áp cho đường dây liên thông N- 4-3 và N- 6-5 - Tính tổn thất điện áp cho đương dây N- 4-3 : Tổng tổn thất trên đường dây N- 4-3 là : bt bt bt ∆U N 4.3 % = ∆U N 4 % + ∆U 4 − 3 % Trong đó : bt ∆U N 4 % =... Phương án 5 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN Sơ đồ đường đi dây của phương án 5 các tiết diện dây dẫn của mỗi đường dây ta đã chọn ở các phương án trên Chọn tiết diện dây dẫn cho lộ N1, 1-2 như ở phương án 2 Chọn tiết diện dây dẫn cho lộ N4, 4-3 .N6, 6-5 như ở phương án 4 Từ đó ta có bảng thông số đường dây cho phương án 5 như sau: Lộ Loại dây L (km) r0 x0 b0 10−6 R (Ω) X (Ω) B 10−6 S N1 1-2 N4 4-3 N6 6-5 AC-240 AC-95... lượng điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị cua tổn thất điện áp Khi tính toán sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện. .. trên ta có: Tổn thất điện áp của đường dây N- 1-2 tương tự như tính toán tổn thất của đường dây N- 1-2 của phương án 2 Tổn thất điện áp trên đường dây N- 4-3 , N- 6-5 tương tự như phương án 4 Từ kết quả tính toán tổn thất điện áp của các đường dây ở các phương án trên ta có được bảng tổn thất điện áp của phương án 5 như sau: Lộ N.1.2 7,22 N.6.5 6,71 12,28 bt ∆U max % sc ∆U max % N.4.3 5,32 8,65 9,97 Từ bảng... (20 − 25)% 3 Phương án 3 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN Chọn tiết diện dây dẫn cho lộ N3, N4, N6 như phương án 1 và phương án 2 Chọn điện áp định mức cho đoạn 4-5 tương tự như phương án 2 Xác định dòng công xuất chạy trên các đoạn đường dây dẫn trong mạng điện kín N- 1-2 -N: Để xác đinh dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng N 1-2 -N ta cần giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các... 9,57 6,19 B 10−6 S 232,5 127,2 240,71 180,48 66,98 152,85 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP Tính tổn thất điện áp trên đường dây N3 và N6 tương tự có kết quả như tổn thất trên đường dây N3 và N6 của phương án 1/ Tính tổn thất điện áp cho đường dây N- 1-2 và N- 4-5 như sau: Tính tổn thất điện áp cho đường dây N- 1-2 : Tổng tổn thất trên đường dây N- 1-2 là : bt bt bt ∆U N 1.2 % = ∆U N 1 % + ∆U1− 2 % Trong đó : bt ∆U N... 2 phương án tối ưu Từ kết quả tính toán tổn thất điện áp của các phương án ta có bảng tổng kết chung về tổn thất điện áp lớn nhất của 5 phương án như sau : Ph .án bt ∆U max % sc ∆U max % 1 5,3 2 7,22 3 5,56 4 6,71 5 7,22 10,6 12,28 14,9 14,9 12,28 Theo bảng trên ta thấy : phương án 1 có tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như lúc sự cố là nhỏ nhất Phương án 3 và phương án 4 có tổn thất điện áp lúc... đặc điểm của nguồn và phụ tải ta có các phương án sau : 2 Phương án 1 3 Phương án 2 4 Phương án 3 5 Phương án 4 6 Phương án 5 2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp trong mạng điện Cách thức chọn tiết diện dây dẫn Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), Đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các . lần thiết kế đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Sinh. điện. -3- Chương 2 Dự kiến các phương án và tính toán sơ bộ. -7- Chương 3 So sánh kinh tế các phương án. -34- Chương 4 Tính toán lựa chọn MBA và sơ đồ nối dây -39- Chương 5 Tính toán chế độ xác lập trong mạng. điểm của nguồn và phụ tải ta có các phương án sau : 2. Phương án 1 3. Phương án 2. 4. Phương án 3. 5. Phương án 4. 6. Phương án 5. 2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện