Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h.Giá 1 kWh điện năng tổn thất: 500 đồng.Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của NMĐ khu vực cos φ= 0.85.Hệ số đồng thời m=1.Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110%, khi phụ tải cực tiểu bằng 105%. Khi sự cố nặng nề bằng 110% điện áp danh định.5. Nhiệm vụ thiết kế:a.Cân bằng công suất trong hệ thống.b.Chọn phương án hợp lý về kinh tế kỹ thuật.c.Xác định số lượng và công suất của các máy biến áp trong các trạm hạ áp. Chọn sơ đồ nối dây hợp lý của các trạm biến áp và vé sơ đồ mạng điện.d.Tính điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năntg trong mạng điện. Chọn phương thức điều chỉnh phù hợp với yêu cầu của các trạm biến áple.Tính giá thành tải điện.
Nguyễn Hải Hinh Hình Sơ đồ mặt nguồn phụ tải Tỉ lệ: đơn vị = 10 km Page | N Bảng Các số liệu phụ tải Các số liệu Phụ tải cực đại (MW) Hệ số công suất cosφ Mức đảm bảo cung cấp điện Yêu cầu điều chỉnh điện áp Điện áp danh định lưới điện thứ cấp (kV) 38 Các hộ tiêu thụ 20 30 30 35 0.90 1 Khác thường 10 28 Nguyễn Hải Hinh Phụ tải cực tiểu 50% phụ tải cực đại Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h Page | Giá kWh điện tổn thất: 500 đồng Hệ số cơng suất trung bình góp cao áp NMĐ khu vực cos φ= 0.85 Hệ số đồng thời m=1 Điện áp cao áp nhà máy điện phụ tải cực đại 110%, phụ tải cực tiểu 105% Khi cố nặng nề 110% điện áp danh định Nhiệm vụ thiết kế: a Cân công suất hệ thống b Chọn phương án hợp lý kinh tế - kỹ thuật c Xác định số lượng công suất máy biến áp trạm hạ áp Chọn sơ đồ nối dây hợp lý trạm biến áp vé sơ đồ mạng điện d Tính điện áp, tổn thất cơng suất tổn thất điện năntg mạng điện Chọn phương thức điều chỉnh phù hợp với yêu cầu trạm biến ápl e Tính giá thành tải điện Nguyễn Hải Hinh Ngày nhận đề: Ngày hoàn thành: Cán hướng dẫn: Page | Nguyễn Hải Hinh CHƯƠNG MỞ ĐẦU Page | Điện nguồn lượng nghành công nghiệp, điều kiện để phát triển xã hội Chính lập dế hoạch phát triển kinh tế xã hội kế hoạch phát triển điện phải trước bước nhằm thoả mãn nhu cầu điện giai đoạn trước mắt mà dự kiến cho phát triển tương lai năm năm, mười năm, hai mươi năm lâu Ngày kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội nâng cao Đặc biệt với kinh tế nước ta hội nhập với kinh tế giới nước ta q trình cơng nghiệp hố đại hoá đất nước làm cho nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Muốn trước hết phải có hệ thống điện đảm bảo yêu cầu phục vụ cho trình Để thực điều cần phát triển mở rộng nhà máy điện mạng hệ thống điện công suất lớn Điều đặt nhiệm vụ quan trọng kỹ sư nghành hệ thống điện.Một nhiệm vụ thiết kế mạng hệ thống điện Do em thiếu kinh nghiệm thực tế nên trình làm thiết kế cịn nhiều thiếu sót, mong thầy giáo bảo.Qua em xin chân Nguyễn Hải Hinh thành cảm ơn thầy giáo Lã Minh Khánh tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành đồ án Page | Chương I: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI Yêu cầu hệ thống điện: Nguyễn Hải Hinh Phải đảm bảo chất lượng điện Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Page | Giá thành điện tối ưu Phải đảm bảo an toàn Nguồn điện: Nguồn điện cung cấp cho lưới điện lấy từ cao áp hệ thống điện Xem nguồn điện có cơng suất vơ lớn Phụ tải: Trong hệ thống điện thiết kế có phụ tải phân bố mặt hình 1, có phụ tải số hộ tiêu thụ loại lại phụ tải loại có hệ số cơng suất cosφ = 0.9 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5000 h Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp 10kV, phụ tải cực tiểu 50% phụ tải cực đại Các phụ tải phân bố mặt hình Xác định khoảng cách từ nguồn đến phụ tải điện: Bảng1.1: Khoảng cách phụ tải đến nguồn điện Phụ tải Khoảng cách (km) 40 72 63 Nguyễn Hải Hinh 67 67 80.6 Page | 40 Km 80.6 K m 67 K 63 K m m m K 67 K 72 m * Xác định công suất cực đại công suất cực tiểu phụ tải: Smax = Pmax /cosφ Qmax = Smax * sinφ Smin = 50% Smax Pmin = Smin* cosφ Qmin = Smin * sinφ Bảng 1.2: Thông số phụ tải Hộ tiêu thụ Pmax (MW) 38 Pmax + Smax Smin (MW) Pmin + jQmin jQmax 38 + 42.2 21.11 19 + j9.20 Nguyễn Hải Hinh 20 Page | j13.56 Tổng j16.95 28 + 38.9 28 j14.53 35 + 33.3 35 j14.53 30 + 33.3 30 j9.686 30 + 22.2 30 j18.40 20 + 31.1 11.11 10 + j4.84 16.67 15 + j7.26 16.67 19.44 15 + j7.26 17.5 + j8.47 15.56 14 + j6.78 181 Chương II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Công suất tác dụng: Đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ khơng thể tích trữ điện thành số lượng nhận thấy Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Nguyễn Hải Hinh Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất với công suất mạng điện, Page | nghĩa cần phải thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoài để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành phát triển hệ thống Vì phương trình cân cơng suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống điện thiết kế có dạng: ∑P F = ∑ P y / c = m.∑ P pt + ∆ P + Ptd + Pdt Trong đó: ∑P F ∑P y/c ∑P pt : Tổng công suất phát : Tổng công suất yêu cầu : Tổng công suất phụ tải ∑P pt = P1+ P2+ P3+ P4+ P5+ P6 = 38+20+30+30+35+28=181 MW ∆P= 10% ∑P pt : Tổn thất công suất tác dụng =10% 181 =1.81 MW Nguyễn Hải Hinh Ptd: Công suất tự dùng nhà máy điện, Ptd= Pdt: Công suất dự trữ hệ thống, Pdt= Page | 10 m: Hệ số đồng thời m=1 ∑P F = 181 +1.81 =182.81 MW Vậy hệ thống cần 182.81MW để cung cấp cho phụ tải Cân công suất phản kháng: Sự cân cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp Nếu công suất phản kháng phát lớn cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng tăng, ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng ∑Q F = ∑Q y/c = ∑ P F * tg ϕ = 182.81 * 0.62 = 113.3 MVAr F ∑Q F ∑Q y/c = m.Q + ∆ Q + ∆ Q − Q + Q + Q pt BA L c td dt Trong đó: ∑Q F ∑Q y/c : Công suất phản kháng phát hệ thống : Tổng công suất phản kháng yêu cầu Qpt: Tổng công suất phản kháng phụ tải Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Kết tính điện áp góp hạ áp trạm quy điện áp cao chế độ phụ tải cực đại cho bảng Bảng 6.1- Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp: Trạm biến áp Ui (kV) 117.4 113.94 115.63 115.29 115.5 114.65 Uiq (kV) 113.1 107.63 111.17 110.81 111.51 110.49 1.2 Tính chế độ cực tiểu (Ucs=115.5 kV) Đường dây N-1: Điện áp góp trạm bằng: U1= Ucs- P '.Rd + Q'.Xd U cs 19.34 * 6.2 + 10.094 * 8.6 = 113.71 kV 115.5 = 115.5- Điện áp góp hạ áp trạm quy cao áp: U1q= U1- P R + Q X U b b b b = 113.71- 19.069 *1.87 + 10.804 * 43.5 =109.26 kV 113.71 Tính tốn tương tự cho đường dây lại kết cho bảng 6.2 Bảng 6.2- Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp Trạm biến Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực áp Ui (kV) 113.7 112.23 112.89 112.73 112.84 112.48 Uiq (kV) 109.2 109.31 108.31 108.15 108.76 108.24 1.3 Tính chế độ cố (Ucs=121 kV) Sự cố xảy ngừng cung cấp mạch điện đường dây nối từ nguồn đến phụ tải mạch đường dây Không xét cố xếp chồng Đường dây N-1: Điện áp góp cao áp trạm bằng: U1= Ucs- P '.Rd + Q'.Xd = 121- U cs 40.175 * * 6.2 + 24.179 * * 8.6 = 113.45 kV 121 Điện áp góp hạ áp trạm quy cao áp: U1q= U1- P R + Q X U b b b b = 113.45- 38.138 * 0.935 + 21.609 * 21.75 =108.99 kV 113.45 Tính điện áp cho đường dây cịn lại thực tương tự Kết tính điện áp góp hạ áp trạm quy điện áp cao chế độ cố cho bảng Bảng 6.3- Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp: Đồ án mơn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Trạm biến áp Ui (kV) 113.4 113.94 109.43 108.63 109.04 107.07 Uiq (kV) 108.9 107.62 104.72 103.88 104.81 102.62 Điều chỉnh điện áp mạng điện: Hầu hết phụ tải mạng thiết kế hộ tiêu thụ loại I có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Đồng thời giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp trạm chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu sau cố khác tương đối nhiều Do để đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho hộ tiêu thụ cần sử dụng máy biến áp điều chỉnh điện áp tải Các trạm dùng MBA loại 32000/110 loại 25000/110 có phạm vi điều chỉnh ± 9x1.78%, Ucđm=115kV, Uhđm= 10.5kV Đối với trạm có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, độ lệch điện áp góp hạ áp trạm quy định sau: Trong chế độ phụ tải cực đại: dUmax% = +5% Trong chế độ phụ tải cực tiểu: dUmin% = 0% Trong chế độ sau cố: dUsc% = ÷ +5% Đồ án mơn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Điện áp yêu cầu góp hạ áp trạm xác định theo cơng thức sau: Uyc= Uđm + dU%*Uđm Trong Uđm điện áp định mức mạng điện hạ áp Đối với mạng điện thiết kế Uđm = 10 kV nên điện áp yêu cầu góp hạ áp trạm phụ tải cực đại bằng: Uycmax = 10+ × 10 =10.5 kV 100 Khi phụ tải cực tiểu: Uycmin= 10+ × 10 = 10 kV 100 Trong chế độ sau cố: Uycsc=10+ × 10 = 10.5 kV 100 Kết tính điện áp góp hạ áp trạm , quy đổi phía điện áp cao chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu, sau cố cho bảng: Bảng 6.4- Chế độ điện áp góp hạ áp quy đổi phía cao áp Trạm BA Uqmax kV 113.11 Uqmin kV 109.26 Uqsc kV 108.99 107.63 109.31 107.62 111.17 108.31 104.72 110.81 108.15 103.88 111.51 108.76 104.81 110.49 108.24 102.62 Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Sử dụng máy biến áp điều chỉnh điện áp tải cho phép thay đổi đầu điều chỉnh không cần cắt máy biến áp Do cần chọn đầu điều chỉnh riêng cho chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu sau cố Để thuận tiện tính trước điện áp tương ứng với đầu điều chỉnh MBA Kết tính MBA chọn cho bảng Bảng 6.5- Thông số điều chỉnh MBA điều chỉnh tải Thứ tự đầu điều Điện áp bổ sung, Điện áp bổ sung, Điện áp đầu điều chỉnh 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 % +16.02 +14.24 +12.46 +10.68 +8.90 +7.12 +5.34 +3.56 +1.78 -1.78 -3.56 -5.34 -7.12 -8.90 -10.68 -12.46 -14.24 -16.02 kV +18.45 +16.40 +14.35 +12.30 +10.25 +8.20 +6.15 +4.10 +2.05 -2.05 -4.10 -6.15 -8.20 -10.25 -12.30 -14.35 -16.40 -18.45 chỉnh, kV 133.45 131.40 129.35 127.30 125.25 123.20 121.15 119.10 117.05 115.00 112.95 110.90 108.85 106.80 104.75 102.70 100.65 98.60 96.55 2.1 Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm 1: a Chế độ phụ tải cực đại: Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Điện áp tính tốn đầu điều chỉnh máy biến áp xác định theo công thức: Uđcmax= U U U q max hdm = yc max 113.11 *11 =118.5 kV 10.5 Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=8, điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax= 119.10 kV Điện áp thực góp hạ áp bằng: U Utmax= q max U U hdm = tc max 113.11 * 11 = 10.45 kV 119.10 Độ lệch điện áp góp hạ áp bằng: ∆Umax% = U tc max U − U dm 100 = dm 10.45 − 10 × 100 = 4.5% 10 Như đầu điều chỉnh tiêu chuẩn chọn phù hợp b Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp tính toán đầu điều chỉnh MBA Uđcmin= U U U q yc hdm = 109.26 *11 =120.24 kV 10 Chọn n=7, Utcmin= 121.15 kV Điện áp thực góp hạ áp có giá trị: Utmin= 109.31 *11 = 9.92 kV 121.15 Độ lệch điện áp bằng: Đồ án môn học lưới điện ∆Umin% = Thiết kế lưới điện khu vực 9.92 − 10 × 100 = -0.8% 10 c Chế độ sau cố: Điện áp tính tốn đầu điều chỉnh MBA Uđcsc= U U U qsc hdm = y csc 108.99 * 11 =114.18 kV 10.5 Chọn n=10, Utcsc= 115 kV Điện áp thực góp hạ áp có giá trị: Utmin= 108.99 * 11 = 10.43 kV 115 Độ lệch điện áp bằng:∆Umin% = 10.43 − 10 × 100 = 4.3% 10 2.2 Chọn đầu điều chỉnh MBA trạm lại Chọn đầu điều chỉnh MBA lại tiến hành tương tự Kết tính tốn điều chỉnh điện áp mạng điện cho bảng Bảng 6.6- Thông số đường dây mạng điện Trạ Utcmax, Utcmin, Utcsc, Utmax, Utmin, Utsc, ∆Umax ∆Umin ∆Usc, m kV kV kV kV kV ,% ,% % 10.4 9.920 10.4 4.5 -0.79 4.3 -0.75 4.8 BA kV 121.1 119.1 112.9 121.1 115 112.9 10.4 9.925 10.4 5 8 4.8 Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực 117.0 108.8 10.4 10.00 10.5 108.8 10.4 9.988 119.1 117.0 5 119.1 117.0 108.8 10.4 10.04 10.5 10.5 5 10.5 9.996 10.5 7 119.1 115 119.1 106.8 4.5 0.04 5.8 -0.11 0.45 5.9 -0.03 5.7 4.1 4.8 5.7 Chương VII TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện xác định theo công thức: Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực K = K đ + Kt Trong đó: K đ: Vốn đầu tư xây dựng đường dây Kt: Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Ở phần trước tính vốn đầu tư xây dựng đường dây có giá trị: K đ= 138.914.109 đ Vốn đầu tư cho trạm hạ áp xác định theo bảng 7.3 Trong hệ thống điện thiết kế có trạm hạ áp, trạm có 2MBA, trừ trạm số cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại III nên đặt MBA Tổng hệ thống có trạm đặt máy biến áp có cơng suất 32000MVA trạm đặt máy biến áp có cơng suất 25000MVA trạm đặt máy biến áp có cơng suất 25000MVA Vốn đầu tư cho trạm hạ áp bằng: KMBA=2*1.8*22000.106 + 3*1.8*19000.106 + 19000.106= 200.8.109 đ Tổng vốn đầu tư để xây dựng mạng điện bằng: K= 138.914.109 + 200.8.109 = 339.714.109 đ Tổn thất công suất tác dụng mạng điện Tổn thất mạng điện gồm có tổn thất cơng suất đường dây tổn thất công suất tác dụng trạm biến áp chế độ phụ tải cực đại Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Theo kết tính tốn mục tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây bằng: ∆Pd = 7.244 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng cuộn dây MBA có giá trị: ∆Pb = 0.695 MW Tổng tổn thất công suất lõi thép máy biến áp xác định : ∆Po = ∑∆ P io = 2*2*0.035+ 3*2*0.029 + 0.029 =0.343 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện bằng: ∆P = ∆Pd + ∆Pb + ∆Po = 7.244 + 0.695 + 0.343 = 8.282 MW Tổn thất công suất tác dụng mạng điện tính theo phần trăm % bằng: ∆P% = ∆P ∑P max 100 = 8.282 100= 4.58% 181 Tổn thất điện mạng điện Tổng tổn thất điện mạng điện xác định theo công thức: ∆A = (∆Pd + ∆Pb).τ + ∆Po t Trong đó: τ - Thời gian tổn thất công suất lớn t- thời gian máy biến áp vận hành năm Bởi máy biến áp vận hành song song năm nên t = 8760h Thời gian tổn thất công suất lớn tính theo cơng thức: τ = (0.124+T max.10-4)*8760 Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực = (0.124+5000.10-4)*8760= 3411 h Tổng tổn thất điện mạng điện bằng: ∆A =(7.244 + 0.695)* 3411 + 0.343*8760 = 30084.609 MW.h Tổng điện hộ tiêu thụ nhận năm bằng: A= ∑ P T max max = 181*5000 = 905.103 MWh Tổn thất mạng điện tính theo phần trăm %: ∆A 30084.609 × 100 = 3.32% ∆A% = A 100 = 905.10 Tính chi phí giá thành tải điện a Chí phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành năm mạng điện: Y = avhd.Kd + avht.KMBA + ∆A.c Trong đó: avhd- hệ số vận hành đường dây (avhd= 0.04) avht-hệ số vận hành thiết bị trạm biến áp (avht= 0.1) c- giá thành 1kW.h điện tổn thất.c= 500đ Y = 0.04*138.914.109 + 0.1* 200.8.109 + 30084.609.103.500 = 40.679.109 đ b Chi phí tính toán hàng năm: Z = atc.K+ Y atc: hệ số định mức hiệu vốn đầu tư(atc= 0.125) Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Z = 0.125*339.714.109 + 40.679.109 = 83.143 109 đ c Giá thành truyền tải điện Y β= = A 40.679.10 905.10 =44.95 đ/kW.h d Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải chế độ cực đại Ko = = 339.714.10 K ∑P max 181 = 1.877.109 đ/MW Kết tính tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện thiết kế tổng hợp bảng Bảng 7.1- Các tiêu kinh tế-kỹ thuật hệ thống điện thiết kế Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Các tiêu 1.Tổng công suất phụ tải cực đại Đơn vị MW Giá trị 181 Tổng chiều dài đường dây Km 389.6 Tổng công suất MBA hạ áp MVA 303 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 109 đ 339.714 Tổng vốn đầu tư đường dây 109 đ 138.914 Tổng vốn đầu tư trạm biến áp 109 đ 200.8 Tổng điện phụ tải tiêu thụ MWh 905.103 ∆Umaxbt % 6.17 ∆Umaxsc % 11.8 10 Tổng tổn thất công suất ∆P MW 8.282 11 Tổng tổn thất công suất ∆P% % 4.58 12 Tổng tổn thất điện ∆A MWh 30084.609 13 Tổng tổn thất điện ∆A% % 3.32 14 Chi phí vận hành hàng năm 109 đ 40.679 15 Chi phí tính tốn hàng năm 109 đ 83.143 16 Giá thành truyền tải điện β đ/kW.h 44.95 17 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải 109 đ/MW 1.877 cực đại ... kháng mạng điện thiết kế Chương III: CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH KỸ THUẬTCÁC PHƯƠNG ÁN Các phương án nối dây: Yêu cầu chủ yếu mạng điện độ tin cậy chất lượng điện cung cấp cho. .. thất điện áp cho phép Đối với phương án lại ta tính tốn tương tự phương án I Phương án II: Sơ đồ mạng điện phương án II: N Chọn điện áp định mức mạng điện: Tính cấp điện áp nhánh N-2: Đồ án môn... IV: Sơ đồ mạng điện phương án IV: N Đồ án môn học lưới điện Thiết kế lưới điện khu vực Bảng3.10- Điện áp tính tốn điện áp định mức mạng điện: Nhánh Công suất Chiều dài Điện áp tính Điện áp định