Đang tải... (xem toàn văn)
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 Phạm Văn Hòa, cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án.
Nguyễn Thùy Dung LỜI NÓI ĐẦU 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 1 Nguyễn Thùy Dung 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 Phạm Văn Hòa, cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án. 2 Nguyễn Thùy Dung CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ********* I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ: 3 Nguyễn Thùy Dung 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 I và IV thuộc hộ loại I + Trong đó có phụ tải II và V thuộc hộ loại II + Trong đó có phụ tải III và VI thuộc hộ loại III Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng dưới đây Phụ tải Thuộc hộ loại Min Max cosφ P(MW) Q(MVAr) S(MVA) P(MW) Q(MVAr) S(MVA) 0.85 1 I 14 8.68 14+j8.68 20 12.39 20+j12.39 2 II 14 8.68 14+j8.68 20 12.39 20+j12.39 3 III 21 13.01 21+j13.1 30 18.59 30+j18.59 4 I 24.5 15.18 24.5+j15.18 35 21.69 35+j21.69 5 II 10.5 6.5 10.5+j6.5 15 9.3 15+j9.3 6 III 28 17.4 28+j17.4 40 24.79 40+j24.79 ∑ 112 69.45 112+j69.45 160 99.15 160+j99.15 4 Nguyễn Thùy Dung Trong đó: Công suất tiêu thụ của các phụ tải khác nhau, công suất tiêu thụ cực tiểu bằng 70 % tải cực đại. P min = 70%.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 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 - Các hộ phụ tải loại I,II là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây 5 Nguyễn Thùy Dung 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. Các phụ tải 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 1.Cân bằng công suất tác dụng Trong trường hợp trạm biến áp cấp điện cho các phụ tải khu vực thì công suất trạm P trạm chỉ có cấp công suất cho các phụ tải cộng them tổn thất 6 Nguyễn Thùy Dung trong lưới,phần tự dùng của trạm là không đáng kể,còn công suất dự phòng là không xét vì đây chỉ là cấp điện nội bộ khu vực. Do vậy : P trạm = m∑P pt + ∑∆P Trong đó: P trạm – Công suất tác dụng trạm biến áp ; ∑P pt - Tổng công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ cực đại; m – Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( với m = 1 ) ∑∆P – Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến á,có thể tính gần đúng bằng 5% của m∑P pt ; -Từ đó ta có : m∑P pt = 160 MW; ∑∆P= 5%.160= 8 MW P trạm = m∑P pt +∑∆P = 160 + 8 = 168 MW 2.Cân bằng công suất phản kháng Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong trường hợp này như sau: Q trạm + Q ∑ b = m∑Q pt + ∑∆Q B (1.6) 7 Nguyễn Thùy Dung Trong đó : Q trạm – Công suất phản kháng của trạm biến áp; (Q trạm = tgφ trạm .P trạm , tgφ trạm = ϕ ϕ tram tram .cos 1 cos 2 − , cosφ trạm là hệ số công suất trạm biến áp,thường lấy khoảng 0,85 ); Q ∑ b - Tổng công suất bù sơ bộ ∑Q pt – Tổng công suất phản kháng phụ tải ; ∑∆Q B – Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ,có giá trị khoảng 15% của m∑Q pt ; -Từ đó ta có : tgφ trạm = 85,0 85,01 2 − = 0,62 ; Q trạm = 0,62.168 = 104,16 ∑Q pt = ∑Q max ; ∑∆Q B = 15%* ∑Q max = 0,15 . 99,15 = 14,873 Q ∑ b = (∑Q max + ∑∆Q B ) - Q trạm = ( 168 +14,873 ) – 104,16 = 78,713 8 Nguyễn Thùy Dung Vậy cần bù công suất phản kháng là Q ∑ b = 78,713 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 Chọn điện áp tối ưu theo công thức kinh nghiệm: Ui = 4,34. Pli 16 + ( kW, km, MW)- đối với lộ đơn. `Ui= 4,34. 2 16 P li + (kW, km, MW)- đối với lộ kép. Trong đó: Ui - điện áp đường dây thứ i (kV). li - khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km). 9 Nguyễn Thùy Dung Pi - công suất lớn nhất trên đường dây thứ i(MW). Ta có bảng số liệu: 10 Phụ tải Smax (MVA) Pmax (MW) li (km) Ui (kV) U đm (kV) 1 20+j12.39 20 3,605 78,072 110 2 20+j12.39 20 41,23 78,12 3 30+18.59 30 5,831 95,660 4 35+21.69 35 31,622 102,97 5 15+j9.3 15 31,622 67,653 6 40+j24.79 40 22,36 109,966 [...]... Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (78110) chọn điện áp định mức cho mạng điện là Uđm = 110kV 2.2 Dự kiến các phương án nối dây Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 2 phụ tải loại I , 2 phụ tải loại II , 2 phụ tải loại III Các phương án nối dây dựa vào các yếu tố sau: + Vị trí nguồn và phụ tải + Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế + Đảm bảo vận... Thùy Dung 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 = I max J kt (*) Với Imax là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, được xác định theo công thức: Imax = S max i Pi 2 + Qi 2 = n × 3 U n × 3.U dm dm Trong đó : Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện Uđm - điện áp định mức của dòng điện (kV) Smaxi... Icp - 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 Khc = 0.8 ứng với nhiệt độ là 25oc Đối với đường dây kép : Isc max = 2.Ibt max < 0.8 Icp 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... thì đường còn lại vẫn phải làm việc bình thường Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của dây dẫn: Isc = 2.Ibt max = 2.61,74 = 123,48 (A) Isc < 0,8.Icp = 212A ( thỏa mãn điều kiện ) • Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 70 ta có: ro=0.46 Ω /km, xo=0,44 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây : 1 2 1 2 R= ro.l = 0,46.36,05=8,292... sau đây: 16 Nguyễn Thùy Dung ∆U max bt = 10% − 15% ∆U max sc = 15% − 20% 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: ∆U max bt = 15% − 20% ∆U max sc = 20% − 25% Trong đó ∆Ubt Max , ∆Usc Max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng nề nhất Ta tính tổn thất theo công thức: ∆Ui... 300mm2 và dòng điện cho phép Icp= 690A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc=300mm2 > 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- 300 ta có: ro=0.108 Ω /km, xo=0.392 Ω /km Điện trở và điện kháng đường... đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng 29 Nguyễn Thùy Dung • 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 n R= ro.l = 1 0,131 58,31=7,638( Ω ) 1 n X = xo l =1 0,401 58,31= 23,382( Ω ) - Điện trở điện kháng đường dây N-4 1 n R= ro.l = 1.0,131 31,622=4,142( Ω ) 1 n X = xo... của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm2 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 15 Nguyễn Thùy Dung 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,... Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i( Ω ) 2.5 Tính toán cụ thể từng phương án Phương án I 17 Nguyễn Thùy Dung 1 Sơ đồ : 2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn a - Đoạn đường dây N-1 • Chọn tiết diện dây dẫn Imax N-1 = Fkt = S max 1 n × 3.U dm I max J kt = 20 2 +12,39 2 2 × 3.110 103= 61,74 (A) 61,74 = 1,1 = 56,129 Chọn dây dẫn loại AC-70 ,có tiết diện chuẩn là 70mm2 và dòng điện cho phép... đường dây N-4 1 n R= ro.l = 1.0,131 31,622=4,142( Ω ) 1 n X = xo l =1 0,401 31,622= 12,68( Ω ) Loại AC-70 có ro=0,33 Ω /km, xo=0.429 Ω /km - Điện trở điện kháng đường dây 3-4 1 n R= ro.l = 1.0,46 28,284=13,011( Ω ) 1 n X = xo l =1 0,44.28,284= 12,445( Ω ) * Tổn thất điện áp lúc bình thường: Xét đoạn N-3: ∆UbtN-3% = = P N − 3.RN − 3 +QN − 3.X N − 3 ×100% U 2đm 23,49.7,638 + 14,558.23,383 100% = 4,302% . 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. trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (78- 110) chọn điện áp định mức cho mạng điện là U đm = 110kV. 2.2 Dự kiến các phương án nối dây. Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải,. Thùy Dung 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