Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đưa nước ta đến năm 2020 trở thành một nước công nghiệp. Nghành công nghiệp nói chung và nghành công nghiệp sản xuất điện năng nói riêng có vai trò rất quan trọng. Điện năng là nhu cầu thiết yếu của các ngành công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Để có nền kinh tế phát triển đời sống ngày càng được cải thiện thì điện năng là thứ không thể thiếu được vì vậy việc phát triển nguồn điện là rất cần thiết. Trong những năm vừa qua cũng như trong những năm tiếp theo,nhà nước và ngành điện đã và đang mở rộng lắp đặt nhiều dây chuyền sản xuất điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đai hoá đất nược và đời sống sinh hoạt của nhân dân. Trong vài thập kỷ qua, do các ngành khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, nhất là khoa học công nghệ thông tin. Máy tính và kỹ thuật vi xử lý đã được ứng dụng rộng rãi vào tất cả các ngành công nghiệp, kinh tế, đời sống xã hội. Ngành điện cũng không nằm ngoài xu thế tất yếu đó. Ngày nay trên thế giới,hệ thống điện đã phát triển theo con đường tập trung hóa sản xuất điện năng trên cơ sở những nhà máy lớn hợp nhất các hệ thống năng lượng vì vậy mỗi chúng ta phải học hỏi,trau dồi kiến thức khoa học kỹ thuật góp phần đưa nghành hệ thống điện ta có thể theo kịp tốc độ phát triển trên toàn thế giới. Trong hệ thống điện của nước ta hiện nay,quá trình phát triển phụ tạo,gia tăng rất nhanh.Do vậy việc qui hoạch thiết kế mới và phát triển mạng điện đây là vấn đề cần được quan tâm của nghành điện nói riêng và của cả nước nói chung. Đồ án môn học “Lưới điện”là một sự tập dượt lớn cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện.Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất,truyền tải và phân phối điện năng. Vì đây là lần đầu tiên chúng em làm quen với bài tập lớn thiết kế lưới điện ,kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản bài tập lớn này không tránh khỏi những thiếu sót . Chúng em kính mong được sự đóng góp ý kiến của thầy để bài tập lớn của chúng em hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên : Nhóm 2
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn Nhóm thực hiện: LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đưa nước ta đến năm 2020 trở thành một nước công nghiệp. Nghành công nghiệp nói chung và nghành công nghiệp sản xuất điện năng nói riêng có vai trò rất quan trọng. Điện năng là nhu cầu thiết yếu của các ngành công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Để có nền kinh tế phát triển đời sống ngày càng được cải thiện thì điện năng là thứ không thể thiếu được vì vậy việc phát triển nguồn điện là rất cần thiết. Trong những năm vừa qua cũng như trong những năm tiếp theo,nhà nước và ngành điện đã và đang mở rộng lắp đặt nhiều dây chuyền sản xuất điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đai hoá đất nược và đời sống sinh hoạt của nhân dân. Trong vài thập kỷ qua, do các ngành khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, nhất là khoa học công nghệ thông tin. Máy tính và kỹ thuật vi xử lý đã được ứng dụng rộng rãi vào tất cả các ngành công nghiệp, kinh tế, đời sống xã hội. Ngành điện cũng không nằm ngoài xu thế tất yếu đó. Ngày nay trên thế giới,hệ thống điện đã phát triển theo con đường tập trung hóa sản xuất điện năng trên cơ sở những nhà máy lớn hợp nhất các hệ thống năng lượng vì vậy mỗi chúng ta phải học hỏi,trau dồi kiến thức khoa học kỹ thuật góp phần đưa nghành hệ thống điện ta có thể theo kịp tốc độ phát triển trên toàn thế giới. Trong hệ thống điện của nước ta hiện nay,quá trình phát triển phụ tạo,gia tăng rất nhanh.Do vậy việc qui hoạch thiết kế mới và phát triển mạng điện đây là vấn đề cần được quan tâm của nghành điện nói riêng và của cả nước nói chung. Đồ án môn học “Lưới điện”là một sự tập dượt lớn cho các sinh viên nghành hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện.Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất,truyền tải và phân phối điện năng. Vì đây là lần đầu tiên chúng em làm quen với bài tập lớn thiết kế lưới điện ,kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản bài tập lớn này không tránh khỏi những thiếu sót . Chúng em kính mong được sự đóng góp ý kiến của thầy để bài tập lớn của chúng em hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm sinh viên : Nhóm 2! Chương I: Tính toán cân bằng công suất. 1.1.Sơ đồ mặt bằng: Tỷ lệ:1 đơn vị =10 km 6 4 5 N D 3 1 2 Nguồn cung cấp cho các phụ tải là nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu vực có công suất đảm bảo cung cấp đủ cho các phụ tải theo yêu cầu. 1.2.Bảng số liệu phụ tải: Các số liệu Các hộ tiêu dùng 1 2 3 4 5 6 P max (MW) 24 22 28 26 34 28 Cos φ 0,8 0,75 0,7 0,75 0,72 0,7 Loại phụ tải III I I I I III Yêu cầu điều chỉnh điện áp T T KT KT T T Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp (KV) 22 1.3.Cân bằng công suất tác dụng. Một đặc điểm quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ mà không thể tích luỹ được. Tính chất này thể hiện sự đồng bộ trong quá trình sản xuất điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy phát điện trong hệ thống phải phát công suất điện đúng bằng công suất tiêu thụ của các phụ tải trong hệ thống đồng thời cộng thêm các tổn thất phát sinh trong quá trình truyền tải. Ngoài ra để đảm bào hệ thông vận hành ổn định trong các điều kiện khác nhau, hệ thống phát điện của nhà máy phải có dự trữ công suất tác dụng nhất định. Mức dự trữ công suất tuỳ thuộc vào yêu cầu của hệ thống và mức độ phát triển sau này. ∑P F =∑P YC = m∑Ppt +∑∆P +∑Ptd+∑Pdt (1.3.1) Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống: Trong đó : ∑P F :Tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát ∑Ppt:Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải ∑∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P = 5%∑∆Pmax ∑Ptd :Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện ∑Pdt :Tổng công suất dự trữ trong mạng điện,khi cân bằng sơ bộ có thể lấy : ∑∆Pdt = 10%∑∆Pmax m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại Một cách gần đúng ta có thể thay bằng công thức: ∑P F = ∑Ppt + 15%∑Ppt. (1.3.2) Theo bảng số liều vê phụ tải đã cho ở trên ta có : ∑P F =∑Pyc = 1,15.(24+22+28+26+34+28)=186,3 (MW) Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định. 1.4.Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng có quan hệ tới điện áp.Hệ thống không cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn tới thay đổi điện áp trong hệ thống điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong hệ thống sẽ tăng, ngược lại nếu công suất phản kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì sẽ dẫn tới sự sut áp. Vì vậy để đảm bảo chất lượng của hệ thống điện ta cần phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống: ∑Q F = ∑Qyc = m∑Qpt +∑∆Q b +∑Q L -∑Qc +∑Q td +∑Q dt (1.4.1) Trong đó: ∑Q F :Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra ∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu của hệ thống ∑Qpt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại ∑Q L :Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện. ∑Qc : tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,khi tính sơ bộ lấy : ∑Qc = ∑QL ∑∆Qb : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp ,khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆Qb = 15%∑∆Qmax ∑Q td : Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. ∑Q dt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống. M: Hệ số đồng thời Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu cầu trong hệ thống bằng công thức sau đây: ∑Q yc = ∑Q pt + 15%∑Q pt (1.4.2) Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau: Q pt =P pt . tgφ (1.4.3) Từ Cosφ ta suy ra được Tgφ,do đó ta có bảng số liệu sau: Hộ tiêu thụ Cosφ Tgφ Q(MVAr) 1 0,8 0,75 18 2 0,75 0,882 19,404 3 0,7 1,020 28,56 4 0,75 0,882 22,932 5 0,72 0,964 32,776 6 0,7 1,020 28,56 Áp dụng công thức 1.4.2 ta có ∑Q yc = 1,15.(18+19,404+28,56+22,932+32,776+28,56)= 172.767 (MVAr) Từ cosφ= 0,85 ta suy ra tgφ= 0,62 Ta lại có : ∑Q F = ∑P F .tgφ = 186,3.0,62=115,506 (MVAr) < ∑Q yc = 172,767 (MVAr) Như vậy công suất phản kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ của hệ thống do vậy ta phải bù công suất phản kháng. Lượng công suát phản kháng cần bù là : ∑Q b = ∑Q yc - ∑Q F = 172,767 – 115,506 = 57,261 (MVAr) Bảng bù công suất các các hộ tiêu thụ: Hộ tiêu thụ Q bù P Q mới Cosφ mới 3 15 28 13,56 0,9 4 7,261 26 15,671 0,856 5 20 34 12,776 0,936 6 15 28 13,56 0,9 KẾT LUẬN: Bảng công suất các hộ tiêu thụ sau khi bù: Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 P max (MW) 24 22 28 26 34 28 Q max (MVAr) 18 19,404 13,56 15,67 1 12,776 13,56 S max (MVA) 30 29,335 31,11 1 30,35 7 36,321 31,111 Cosφ 0,8 0,75 0,9 0,856 0,936 0,9 Chương 2: Chọn cấp điện áp. Điện áp định mức trên của đường dây có thể được tính theo công thức kinh nghiêm sau: Uvhi = 4,34 (3.1) Trong đó : li : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km) Pi :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau: Đoạn đường dây Công suất truyền tải (MVA) Chiều dài đường dây (Km) Điện áp vận hành (kv) Điện áp định mức của cả mạng điện N-1 24 + j18 36,056 88,949 110Kv N-2 22 + j19,404 56,568 87,725 N-3 28 + j13,56 40 95,874 N-4 26 + j15,671 28,284 91,479 N-5 34 + j12,776 40 104,881 N-6 28 + j13,56 36,056 95,486 Cấp điện áp là 110 KV Chương 3: Các Phương án đi dây và so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật. 3.1. Mở đầu: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuất phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối dây của nó.Vì vậy ta phải có các phương án nối dây khác nhau trong mạng lưới điện để từ đó so sạnh tìm ra phương án tối ưu nhât:vừa bảo đảm các chỉ tiêu kĩ thuật đồng thời bảo đảm chi phí nhỏ nhất, độ tin cậy cần thiết, thuận lợi cho vận hành, sửa chữa, đồng thời bảo đảm khả năng phát triển tương lai tiếp nhận thêm phụ tải mới. Từ sơ đồ mặt bằng nguồn điện và các phụ tải đã cho ta có thể đưa ra các phương án nối dây cho mạng lưới điện trên. Sau đây là 5 phương án và tính toán đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật của các phương án này. 3.2.Dự kiến các phương án: 3.2.1. Phương án I : 6 4 5 N D 3 1 2 3.2.2. Phương án II: 6 4 5 N D 3 1 2 3.2.3: Phương án III: 6 4 5 N D 3 1 2 3.2.4: Phương án IV: 6 4 5 N D 3 1 2 3.2.5: Phương án V : 6 4 5 N D 3 1 2 3.3. Phương án nối dây 1: 3.3.1: Sơ đồ nối dây: 6 4 5 N D 3 1 2 3.3.2:Tính điện áp vận hành của mạng điện: Điện áp vận hành ảnh hưởng đến các đặc trưng kĩ thuật, các chỉ tiêu kĩ thuật của mạng lưới điện. Điện áp định mức của mạng lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải, khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải, vị trí tương đối giữa các phụ tải trong mạng lưới… Điện áp định mức có thể được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị công suất trên mỗi đoạn đường dây điện. Điện áp định mức trên của đường dây có thể được tính theo công thức kinh nghiêm sau: Uvhi = 4,34 (3.1) Trong đó : li : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km) Pi :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau: Đoạn đường dây Công suất truyền tải (MVA) Chiều dài đường dây (Km) Điện áp vận hành (kv) Điện áp định mức của cả mạng điện N-1 24 + j18 36,056 88,949 110Kv N-2 22 + j19,404 56,568 87,725 N-3 28 + j13,56 40 95,874 N-4 26 + j15,671 28,284 91,479 N-5 34 + j12,776 40 104,881 N-6 28 + j13,56 36,056 95,486 Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện áp vận hành chung cho các phương án tiếp theo. 3.3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây của phương án đã chọn. Các mạng điện 110 kV chủ yếu được thực hiện bằng các đường dây trên không, các dây dẫn chủ yếu được dùng là dây nhôm lõi thép ( dây AC). Đối với các mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh tế của dòng điện: max kt kt I F J = Trong đó: I max : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại(A); J kt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm 2 Với dây AC và T max =5000h ta tra bảng có được : J kt = 1,1A/mm 2 [...]... 5.2 Sơ đồ nối dây chi tiết 5.2.1 Trạm nguồn Do trong mạng điện có 4 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại 3 nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạc Khi vận hành một hệ thống thanh góp vận hành còn một hệ thống thanh góp dự trữ 5.2.2 Trạm trung gian Để đảm bảo tin cậy ta cũng sử dụng sơ đồ 2 hệ thống thanh góp: 5.2.3 Trạm cuối Ở trạm cuối có các... VI : TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện thiết kế ,cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các chế độ phụ tải cực đại,cực tiểu và sau sự cố khi phụ tải cực đại 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 U i = Udm= 110 kV Để tính tổn thất... 4 1 N-6 95,486 AC-150 31,11 163,29 1 Chọn cấp điện áp 110 Kv cho mạng điện 3.4.3 Tính tổn thất điện áp của các đoạn đường dây trong mạng điện Tính toán tương tự như đối với phương án I ta có bảng số liệu sau: Đường N-1 N-3 3-2 N-4 N-5 dây Ubt% 3,733 2,489 3,963 1,793 2,76 Usc% 3,733 4,978 7,927 3,586 5,52 Từ các kết quả ở bảng trên ta nhận thấy, tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và khi sự cố... Bảng 6.1 Dòng công suất trên các đường dây 108.3 Để đảm bảo điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống, nguồn điện phải cung cấp đủ công suất theo yêu cầu Tổng công suất tác dụng nguồn điện cần phải cung cấp bằng: Pcc = 166.37 (MVA) Với hệ số công suất hệ thống bằng 0,85 thì tổng công suất phản kháng của nguồn điện có thể cung cấp là: Qcc = Pcc * tg φF = 166,37.0,62 =103,15 MVAr . AC-150 445 30 0,21 0,416 2,74 N-2 AC-70 265 29 ,33 5 0,46 0,44 2,58 N -3 AC-95 33 0 31 ,111 0 ,33 0,429 2,65 N-4 AC-95 33 0 30 ,35 7 0 ,33 0,429 2,65 N-5 AC-95 33 0 36 ,32 1 0 ,33 0,429 2,65 N-6 AC-150 445 31 ,111. AC-70 29 ,33 5 76,984 1 53, 969 265 0,46 0,44 2,58 N -3 95,874 AC-95 31 ,111 81,645 1 63, 29 33 0 0 ,33 0,429 2,65 N-4 91,478 AC-95 30 ,35 7 79,666 159 ,33 3 33 0 0 ,33 0,429 2,65 N-5 108,164 AC-95 36 ,32 1 95 ,31 8. 159 ,33 2 33 0 0 ,33 0,429 2,65 N-5 108,16 4 AC-95 36 ,32 1 95 ,31 8 190, 63 4 33 0 0 ,33 0,429 2,65 N-6 95,486 AC-150 31 ,11 1 1 63, 29 1 63, 29 445 0,21 0,416 2,74 Chọn cấp điện áp 110 Kv cho mạng điện 3. 4.3