Đồ án môn học lưới điện chuẩn điểm 10 Đại Học Điện Lực EPU

Đồ án môn học & tốt nghiệp đại học điện lực môn học lưới điện chuẩn, chuyên ngành hệ thống điện Đồ án môn học lưới điện chuẩn Đại Học Điện Lực EPU

- -Đồ án lưới điện

Mục lục

M c l c ụ ụ 2

S ơ đồ đị a lý c a h th ng ủ ệ ố 3

.3

Ch ươ ng II:Cân b ng công su t trong h th ng i n ằ ấ ệ ố đ ệ 3

1.Cân b ng công su t tiêu dùng ằ ấ 3

2.Cân b ng công su t ph n kháng ằ ấ ả 4

Ch ươ ng II: l a ch n các ph ự ọ ươ ng án n i dây c a m ng i n v so sánh các ố ủ ạ đ ệ à ph ươ ng án v m t k thu t ề ặ ĩ ậ 5

A D ki n các ph ự ế ươ ng án cung c p i n ấ đ ệ 5

3.Tính t n th t iên áp ổ ấ đ 11

2 Xác nh ti t di n dây d n đị ế ệ ẫ 13

3.Tính t n th t iên áp ổ ấ đ 14

II Ph ươ ng án 3: 16

1.Ch n i n áp nh m c c a m ng ọ đ ệ đị ứ ủ ạ 17

2 Xác nh ti t di n dây d n đị ế ệ ẫ 17

3.Tính t n th t iên áp ổ ấ đ 18

II Ph ươ ng án 4: 20

3.Tính t n th t iên áp ổ ấ đ 22

VI T ng k t các ph ổ ế ươ ng án 27

CH ƯƠ NG III SO S NH C C PH Á Á ƯƠ NG N Á ĐĂ CH N V M T KINH T Ọ Ề Ặ Ế 28

2.Ph ươ ng án 2 30

5.Ph ươ ng án 5 31

6 T ng k t v l a ch n ph ổ ế à ự ọ ươ ng án t i u ố ư 32

CH ƯƠ NG IV: CH N S L Ọ Ố ƯỢ NG CÔNG SU T C A C C MBA V S Ấ Ủ Á À Ơ ĐỒ Á C C TR M V S Ạ À Ơ ĐỒ Ệ H TH NG I N Ố Đ Ệ 32

I.Ch n s l ọ ố ượ ng v công su t MBA à ấ 32

II.S ơ đồ ạ tr m v h th ng i n à ệ ố đ ệ 34

1.Tr m ngu n: ạ ồ 34

CH ƯƠ NG V T NH TO N C C TR NG TH I V N H NH C A L Í Á Á Ạ Á Ậ À Ủ ƯỚ Đ Ệ 38 I I N I.Ch ế độ ph t i c c ụ ả ự đạ 38 i 2 Đườ ng dây N-5-6 41

II.Ch ế độ ph t i c c ti u ụ ả ự ể 47

IV i u ch nh i n áp trong m ng i n Đ ề ỉ đ ệ ạ đ ệ 54

CH ƯƠ NG VII C C CH TIÊU KINH T K THU T C A M NG I N Á Ỉ Ế Ĩ Ậ Ủ Ạ Đ Ệ 57

I Tính v n ố đầ ư u t xây d ng m ng i n ự ạ đ ệ 57

Sơ đồ địa lý của hệ thống

53,8 5km

70 km

56,5 7k m

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

40km

80 ,6

3k m 28,2 8k

Chương II:Cân bằng công suất trong hệ thống điện

1.Cân bằng công suất tiêu dùng

F

P

∑ = ∑P YC F

P

∑ : Công suất tiêu dùng phát ra từ nguồn

∑P YC : Công suất yêu cầu của hệ thống

∑P Pt

= P1 + P2 +P3 + P4 + P5 + P6

= 32 + 30 + 27 + 20 +30 +25 = 164

∑∆P :tổng tổn thất điện năng trong mạng điện

∑∆P = 5%∑P Pt

=5% 164=8.2

∑P td : tổng công suất tự dùng trong chế độ phụ tải cực đại

∑P dt :tổng công suất dự trữ của mạng

L

PT Q Q Q Q

∑Q F <∑Q YC :không phải bù

Công suất Phụ tải

1

Phụ tải 2

Phụ tải 3

Phụ tải 4

Phụ tải 5

Phụ tải 6

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

Phương án 2

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

31 ,6 2k m

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

Phương án4

53,8 5km

70 km

56,5 7k m

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

40km

Phương án 5

53,8 5km

56,5 7k m

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

50 km

28,2 8km

B.Tính toán cụ thể cho từng phương án

I Phương án 1:

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

1.Chọn điện áp định mức của mạng

Việc lựa chọn điện áp cho mđ có thể ảnh hưởng rất lớn đ?n các chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế của mạng điện Nếu chọn điện áp mạng điện nhỏ th́ 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 vào cstd và khoảng cách truyền tải Điện áp định mức của hệ thống được tính theo công thức kinh nghiệm sau:

U=4,34 L 16+ P (kV)

Trong đó

P: công suất chuyên trở của đường dây(MW)

L: chiều dài của đường đây(km)

2 Xác định tiết diện dây dẫn

a)Chọn tiết diện dây dẫn

Có nhiều cách lựa chọn tiết diện dây dẫn như:

- Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế

- Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng

- Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép của điện áp

Trong mạng điện khu vực này ta lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh

tế của ḍòng điện :jkt

kt

i i

Fi : tiết diện tính toán của đây theo mật độ kinh tế

Iimax : dòng điện lớn nhất chạy trên dây được tính theo công thức

Iimax =

dm

i

U n

S

3

Với Si : công suất biểu kiến trên các đoạn đường dây

n : số mạch của đường dây

Uđm: điện áp định mức của mạng điệnb)Kiểm tra

-Tổn thất vâng quang:đối với đường dây 110kv chọn tiết diện dây F≥70mm2:thỏa mãn điều kiện không có tổn thất vầng quang

-Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện

về vầng quang của dây dẫn,cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này-Theo điều kiện phát nóng:

Ilvmax≤k1.k2.Icp

Mạch đơn: Ilvmax= Ii (dòng điện chạy trên các đoạn đường dây)

Mạch kép: Ilvmax=2Ii (khi có sự cố đứt 1 mạch đường dây)

Icp :dòng điện cho phép chạy trên đoạn đường dây(tùy thuộc vào loại dây dẫn)

K1:hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường làm việc

K2:hệ số hiệu chỉnh theo số sợi cáp và điều kiện lắp đặt dây cáp

488 , 15

32 2 + 2 103 = 92,6 A

Tiết diện dây dẫn:Fkt =

1 , 1

3 , 93

=84,82 mm2Chọn dây có tiết diện gần nhất:Fkt =95mm2 tương ứng là của dây AC-95Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thất vầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: Icp=330A

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại có giá trị là:

Isc =2.93,3=186,6<330(thỏa mãn)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau:

X (Ω)

∆Ui% =

dm

i i i

i

U

X Q R

P

2

.100Trong đó:

∑P i : Tổng công suất truyền trên đương dây thứ i

∑Q i: Tổng cspk truyền trên đường dây thứ i

Ri : Điện trở t/đ của đoạn dây thứ i

Xi : Điện dẫn pk của đoạn dây iYêu cầu về tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp lúc b́nh thường

∆UMAXbt% <= (10-15)%

Tổn thất điện áp lớn nhất khi xẩy ra sự cố nặng nề

=8,42Ω

XN-1 =

2

51 421 , 0

DM

N N N N

U

X Q R

110

74 , 10 488 , 15 42 , 8

32 +

.100=3,626%Đối với đd 2 mạch sự cố nặng nề nhất khi đứt mạch đd Khi đó còn lại một mạch nên :

RN1SC=2Rn-1

XN1SC=2Xn-1Nên suy ra ∆UN1SC% = 2 ∆UN1% = 2.3,6 = 7,252%

Tính toán cho các đoạn mạch còn lại ta có bảng sau:

Vậy điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là:

∆UMAXbt% = 7,166Tổn thất điện áp lớn nhất khi cố sự cố là:

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

31 ,6 2k m

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn.

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

Xét đoạn đường dây N-5:

IN-5 =

110 3 2

61

103 =160A

=>Fkt = 1601,1 =145,5

Chọn dây AC-150 có Icp=445A

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thất vầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại có giá trị là:

=5,65(Ω)

XN-5 =

2

85 , 53 416 , 0

55 +

.100=5,03%

Đối với đd 2 mạch sự cố nặng nề nhất khi đứt 1 mạch đd Khi đó còn lại một mạch nên :

RN-5SC=2RN-5

XN-5SC=2XN-5Nên suy ra ∆UN-5SC% = 2 ∆UN-5% = 2.5,03 = 10,06%

+Đoạn 5-6: R5-6=

2

62 , 31 46 , 0

=7,27(Ω)

X5-6=

2

62 , 31 44 , 0

X (Ω)

Vậy điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là:

∆UMAXbt% = 7,228 %Tổn thất điện áp lớn nhất khi cố sự cố là:

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

1 1

2 2 2

2 1

+ +

N N

N pt N pt

L L L

L S L

L S

SN-1=(32+ j15,488).107158,57,+57(30+ j14,52).56,57 = 32,411+j15,687 (MW)

Công suất truyền tải trên đoạn N-2

SN-2=

2 2

1 1

2 2 1

+

N N

N pt N

pt

L L L

L S L S

SN-2=(32+ j15,488).15851+,57(30+ j1452).102 = 29,589+j14,321 (MW)

S1-2=SN-1-Spt1 =(32,411+j15,687)-(32+j15,488)

S45=0,411+j0,199Vậy 2 là điểm phân chia cs trong mạng lớn

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn.

a)Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau:

-Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện

về vầng quang của dây dẫn,cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này-Điều kiện phát nóng:

Các đoạn đường dây khác đều thỏa mãn

Xét riêng đoạn mạch vòng khi có sự cố

-Đứt đoạn dây N-1:

+Dòng chạy trên đoạn 1-2

I 1-2sc =

3 110

55 , 35

103 =186,59A<Icp =275A+Dòng chạy trên đoạn N-2

I N-2sc =

3 110

33 , 33 55 ,

35 +

103 =361,53A<Icp =445A-Đứt đoạn dây N-2:

+Dòng chạy trên đoạn N-1

I N-1sc =

3 110

88 , 68

103 =361,53<Icp =515A+Dòng chạy trên đoạn 1-2

I 1-2sc =

3 110

33 , 33

103 =174,94A<Icp =275AVậy các tiết diện đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất vầng quang và điều kiện phát nóng

100

110

53 , 23 321 , 14 88 , 11 589 , 29

2

+

= 5,67(%)Các đoạn đường dây khác tính tương tự như các phương án trước

Vậy điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là:

∆UMAXbt% = 7,166 %Tổn thất điện áp lớn nhất khi cố sự cố là:

∆UMAXSC% = 21,003%

II Phương án 4:

53,8 5km

70 km

56,5 7k m

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn.

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

-Xét đoạn đường dây N-3-4:

+Đoạn N-3

IN-3 =

110 3 2

21 , 52

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: Icp=380(A)

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại có giá trị là:

22 , 22

103 =116,62A

=>Fkt =

1 , 1

62 , 116

=106,02 mm2

=>Chọn dây AC-95

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thất vầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây là: Icp=330(A)

Đoạn 3-4 là lộ đơn nên Isc =Ilvmax hay ta có

Isc =186,6<330(thỏa mãn)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

-Các đoạn đường dây khác tính toán tương tự:

=9,45(Ω)

XN-3 =

2

70 423 , 0

X (Ω)

∆UMAXSC% = 16,445%

II Phương án 5:

53,8 5km

56,5 7k m

51km

N

Spt3=27+j13,068 Spt4=20+j9,68

Spt2=30+14,52 Spt6=25+j12,11

Spt1=32+j15,488

Spt5=30+j14,52

78 ,1k m

50 km

28,2 8km

1.Chọn điện áp định mức của mạng

-Có dòng công suất chạy trên đoạn N-2-3:

Vì 70<Ui<160 nên chọn cấp Uđm=110kV

2 Xác định tiết diện dây dẫn

Ở đây ta có T=5000h nên ta chọn dây AC có jkt =1,1A/mm2

-Xét đoạn đường dây N-2-3:

+Đoạn N-2: IN-2 =

110 3 2

33 , 63

00 , 30

103 =78,73A

=>Fkt = 1661,1,19=71,75mm2

=>Chọn dây AC-70 có Icp =275A

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thất vầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây N-2-3 lần lượt là: IcpN-2=445(A)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

-Xét đoạn đường dây N-6-4:

+Đoạn N-6:

IN-6 =

110 3 2

99 , 49

22 , 22

103 =116,6A

=>Fkt = 1161,1,6=106,02mm2

=>Chọn dây AC-95 có Icp =330A

Tiết diện dây đã chọn thỏa mãn F≥70mm2 vì vậy không xuất hiện tổn thất vầng quang cho điện áp định mức của mạng là 110 kV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đường dây N-6-4 lần lượt là: IcpN-6=380(A)

và Icp6-4=330(A)

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đường dây, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại có giá trị là:

IscN-6 =2.131,2=264,6<380A(thỏa mãn)

Isc2-3 =116,6<330A(thỏa mãn)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau:

=5,94(Ω)

XN-2 =

2

57 , 56 416 , 0

+Đoạn 2-3: R2-3 =

2

50 46 , 0

=11,5(Ω)

X2-3 =

2

50 44 , 0

=11(Ω)

X (Ω)

CHƯƠNG III SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐĂ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ

Mục tiêu của các chế độ xác lập của HTĐ là giảm nhỏ nhất chi phí sản xuất điện năng khi thiết kế cũng như khi vận hành HTĐ Để tìm ra được phương án tối ưu, ngoài những yêu cầu cơ bản về mặt kĩ thuật thì phải đảm bảo tính kinh tế cuả HTĐ

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

atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ( atc =1/Ttc=1/8 = 0,125)

Kđd: là vốn đầu tư đường dây của mạng điện(đ/km)

k0i: Giá thành 1 km đường dây AC có tiết diện Fi, chiều dài Li(đ/km)

Mạch đơn Kđdi=∑k 0i L i

Mạch kép Kđdi=1,6∑k 0i L i

Tính toán cụ thể cho từng phương án: Dự kiến các phương án đều dùng cột

bê tông, vốn đầu tư cho một km đường dây là:

Kđd = KN1 + KN2 + KN3 + KN4 + KN5 + KN6

⇒Kđd = (25,133+27,154+33,6+24,834+25,848+37,488).109 =174,057.109 (đồng)

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng

∆PN1 = 2 1

2 1

2

1

N dm

2

2

N dm

2

3

N dm

2

4

N dm

2

5

N dm

2

6

N dm

Z = (0,04 + 0,125).174,057.109 + 6,639.3411.103.500 = 40,04.109 (đồng)

Tổng tổn thất cs tác dụng:

∑∆P = i 7,558 (MW)

Chi phí tính toán hàng năm:

Z = (0,04 + 0,125) 154,090.109 + 7,558.3411.103.500 = 38,32.109 (đồng)

6 Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu

Từ 5 phương án đạt các yêu cầu kĩ thuật cơ bản đă chọn để so sánh về mặt kinh tế ta có bảng so sánh các phương án như sau:

I.Chọn số lượng và công suất MBA

-Với yêu cầu của điện áp là CCĐ cho họ loại 1 nên phải đảm bảo CCĐ liên tục Muốn vậy phải cần 2 MBA làm việc song song để cấp điện cho mỗi phụ tải(Các phụ tải 1,2,3,5,6)

-Với phụ tải loại 3 thì chỉ cần sử dụng 1 MBA để cung cấp điện(Phụ tải 4)-Khi chọn công suất của MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA còn lại ở chế độ sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong thời gian phụ tải cực đại

-Công suất của MBA trong trạm có n MBA được xác định bằng công thức:

SB ≥

1) - k(n Sptmax

SB: công suất MBA được chọn

Smax: công suất cực đại của phụ tải Smax= 2

max

2 max Q

2 max

2 max Q

488 , 15

52 , 14

068 , 13

27 2 + 2

=21,43MVA

=>Chọn MBA TPDH-25000/110

+Phụ tải 4

52 , 114

11 , 12

25 2 + 2

=19,8MVA

=>Chọn MBA TPDH-25000/110

Số liệu của MBA vừa chọn được cho trong bảng sau:

UcKV

UhKV

Un

%

∆PnKW

∆PoKW

Io

%

R(Ω)

X(Ω)

∆Q0KVAr

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) Do phụ tải là các hộ tiêu thụ loại I nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn là liên tục ta sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp làm việc song song có chung 2 máy cắt Khi vận hành một hệ thống thanh góp vận hành còn một hệ thống thanh góp dự trữ

- Nếu đường dây dài (l ≥ 70 km) và trên đường dây hay xảy ra sự cố Khi đó các máy cắt đặt ở cuối đường dây (dùng sơ đồ cầu máy cắt):

- Nếu đường dây ngắn (l < 70 km) và ít xảy ra sự cố thì máy cắt đặt phía máy biến áp Mục đích để thao tác đóng cắt máy biến áp theo chế độ công suất của trạm (phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu của trạm) Khi đó sơ đồ của trạm cuối:

2AC-70 70km

2AC-70 31,62km

SƠ ĐỒ THAY THẾ TOÀN MẠNG ĐIỆN

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CÁC TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN

Trong quá tŕnh 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 ḍng 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 đó xem xét cách giải quyết cho phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cho các phụ tải đồng thời kiểm tra chính xác sự cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện, nếu thiếu hụt cần tiến hành bù cưỡng bức

Khi xác định các dòng công suất và các tổn thất công suất ta lấy điện

áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp định mức Uđm =110kV

I.Chế độ phụ tải cực đại

Ở chế độ này phải vận hành cả hai MBA trong trạm Điện áp định mức tren thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110% điện

L (km)