thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Lời nói đầu Lịch sử loài ngời đã và đang trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, các thế hệ tiếp nối nhau đổi mới. Trong quá trình phát triển và đi lên, con ngời đã phát minh ra và sử dụng nhiều dạng năng lơng khác nhau để phục vụ cho các nhu cầu tất yếu của mình và cho toàn xã hội. Trong các dạng năng lợng đó thì điện năng là dạng năng lợng quan trong nhất và đợc sử dụng rộng rãi nhất. Bên cạnh những u điểm nổi bật nh: Dễ dàng chuyển thành các dạng năng lợng khác ( nhiệt năng, cơ năng, hoá năng, ), dễ truyền tải và phân phối, điện năng còn có những đặc điểm đặc biệt khác với những nguồn năng lợng khác. Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ, nó xảy ra rất nhanh, nói chung thì điện năng không tích trữ đợc vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện cần có sự cân bằng. Ngày nay, quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá nớc ta đang diễn ra mạnh mẽ và trong tơng lai không xa, nớc ta sẽ trở thành một n- ớc công nghiệp giàu mạnh. Trong quá trình phát triển đó thì công nghiệp điện lực giữ một vai trò đặc biệt quan trọng vì nó làm thoả mãn những nhu cầu điện phục vụ cho công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt hàng ngày tăng trởng không ngừng. Vì vậy, làm đồ án " Thiết kế mạng lới điện cho một khu vực" là một trong những nhiệm vụ cần làm của các sinh viên ngành Hệ Thống Điện. Trong đồ án này em xin trình bày những nội dung chính sau : 1. Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống 2. Chọn phơng án hợp lý về kinh tế - kỹ thuật 3. Lựa chọn số lợng, công suất của các máy biến áp Sơ đồ nối dây của các trạm, vẽ sơ đồ toàn mạng điện 4. Tính công suất tối u của các thiết bị bù trong mạng 5. Tính các chế độ vận hành của lới điện Chọn các đầu điều chỉnh điện áp 6. Tính toán giá thành tải điện của mạng điện. 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Ch ơng 1: Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng Cân bằng công suất trong hệ thống trớc hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không? Sau đó sơ bộ định phơng thức vận hành cho từng nhà máy trong hệ thống, trong các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sau sự cố. Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân bằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng. I. Cân bằng công suất tác dụng Trong đồ án ta giả thiết: + Nguồn điện đủ cung cấp cho nhu cầu công suất tác dụng + Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ trong hệ thống bằng không Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống đợc biểu diễn bằng biểu thức: P F = P yc = m.P pt +P mđ +P td +P dt Trong đó: P F : Tổng công suất phát P yc : Tổng công suất yêu cầu m: Hệ số đồng thời (trong đồ án môn học lấy m = 1) P td : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống P dt :Tổng công suất dự trữ trong hệ thống (Trong phạm vi đồ án. lấy P td = 0, P dt = 0) P mđ : Tổng tổn thất công suất trong mạng điện, P mđ = 5%*P pt P pt :Tổng công suất các nút phụ tải *P pt = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5 + P 6 = 32 + 34 + 30 + 28 + 26 + 28 = 178 (MW) * P mđ = 5%*P pt = 5%*178 = 8.9 (MW) P F =P yc = 178 + 8.9 = 186.9 (MW) II. Cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suất tác dụng trớc tiên để giữ tần số ổn định. Còn để giữ điện áp ổn định cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống đợc biểu diễn bằng biểu thức: Q F = Q yc Trong đó: + Q F là tổng công suất phản kháng phát ra trên lới + Q yc là tổng công suất phản kháng yêu cầu Q F = P F *tg F cos F = 0.85 tg F = 0.62 Q F = 186.9*0.62 = 115.878 (MVAr) Q yc = m*Qpt + QL - QC + Qdt + Qtd + Qba Trong đó: QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đờng dây QC: Tổng tổn thất công suất do điện dung của các đờng dây sinh ra (Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết QL = QC ) Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0) Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0) Qyc = m*Qpt + Qba Q pt là tổng công suất phản kháng của phụ tải Q pt = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 = P 1 *tg 1 + P 2 *tg 2 + P 3 *tg 3 + P 4 *tg 4 + P 5 *tg 5 + P 6 *tg 6 = tg F *P pt = 178*0.48 = 85.44 (MVAr) Q ba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp Q ba = 15%*Q pt = 15%*85.44 = 12.816 (MVAr) Q yc = 85.44 +12.816 = 98.256 (MVAr) Ta thấy Q ycm < Q F, nên 0 phải bù sơ bộ công suất phản kháng. Ch ơng 2: chọn phơng án hợp lý về mặt kỹ thuật - kinh tế 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Nguyên tắc chủ yếu nhất của thiết kế mạng là cung cấp điện kinh tế và đảm bảo ổn định, an toàn. Mụch đích của thiết kế mạng là tìm ra phơng án phù hợp nhất thoả mãn yêu cầu đó. Việc đầu tiên cần làm là lựa chọn sơ độ nối dây của mạng dựa trên những cân nhắc kỹ về nhiều yếu tố: Phụ tải lớn hay nhỏ, vị trí của tải, mức độ yêu cầu, đặc điểm và khả năng cấp điện, các điều kiện về địa chất, địa hình, tổ chức quản lý Sau khi vạch ra đợc các phơng án nối dây, để tiến hành so sánh về mặt kỹ thuật ta cần phải tính toán các nội dung sau: + Lựa chọn điện áp định mức của mạng + Tính toán đờng dây dự phòng đối với hộ loại 2 + Cuối cùng dựa trên các tiêu chuẩn sau để phân tích và lựa chọn: - Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thờng và lúc sự cố nguy hiểm nhất - Kiểm tra điều kiện phát nóng của đờng dây lúc sự cố nặng nề nhất I sc <I cp - Kiểm tra điều kiện vầng quang: Tiết diện của dây dẫn phải lớn hơn tiết diện cho phép để tránh tổn thất vầng quang. Với đờng dây có U = 110 (kV) thì F min = 70 mm 2 . 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 i. Dù kiÕn c¸c ph ¬ng ¸n N 1 6 3 4 2 5 N 1 6 3 4 2 5 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 N 1 6 3 4 2 5 N 1 6 3 4 2 5 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 N 1 6 3 4 2 5 II. Xét các ph ơng án về mặt kỹ thuật 1.Ph ơng án I 1.1. Sơ đồ nối dây và các thông số của ph ơng án *Sơ đồ nối dây: N 1 6 3 4 2 5 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 9 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 *Thông số kỹ thuật của ph ơng án Đoạn ĐD N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 P max (MW) 32 34 30 28 26 28 Q max (MVAr) 15.36 16.32 14.4 13.44 12.48 13.44 L (km) 78.1 70.71 72.11 72.11 82.46 80.62 1.2. Chọn điện áp định mức của mạng Điện áp định mức của hệ thống đợc tính theo công thức kinh nghiệm: U i = ii Pl *16*34.4 + (kV) l i : Chiều dài của đoạn thứ i P i : Công suất tác dụng của đoạn thứ i áp dụng công thức ta có: )(78.9928*1662.80*34.4 )(89.9626*1646.82*34.4 )(97.9828*1611.72*34.4 )(97.10130*1611.72*34.4 )6.10734*1671.70*34.4 )(42.10532*161.78*34.4 6 5 4 3 2 1 kVU kVU kVU kVU kVU kVU =+= =+= =+= =+= =+= =+= Vì 70 < U i < 160 nên ta lấy chọn điện áp danh định (định mức) của lới điện là: U đm = 110 (kV) 1.3. Chọn tiết diện dây dẫn trên các đoạn đ ờng dây. - Dự kiến chung là dây AC (dây nhôm lõi thép) - Thiết kế mạng khu vực ta chọn dân dẫn bằng phơng pháp theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện. Tra bảng B.44 trong giáo trình Mạng và hệ thống điện ta thấy ứng với dây AC có T max = 5000 h thì mật độ kinh tế của dòng điện là: J kt = 1,1 (A/mm 2 ) Tiết diện của dây dẫn đợc chọn theo công thức: F = I/J kt (mm 2 ) Trong đó I là dòng điện làm việc trên 1 mạch của đờng dây và đợc tính theo công thức: 10 [...]... để cung cấp điện ổn định cho hên thống ta dùng sơ đồ cầu: Sơ đồ nối dây trạm cuối II Sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện thiết kế Từ các số liệu tính toán ta có sơ đồ nối dây toàn hệ thống (Bản vẽ A- 4 trang bên) 34 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Chơng 4: Tính Các chế độ vận hành của lới điện chọn các đầu điều chỉnh điện áp Trạng thái vận hành của mạng gồm có... Udm : Là điện áp định mức của mạng điện * Tính toán chi tiết cho từng đoạn *Xét đoạn N-1: I N1 = 322 + 15.362 *103 = 93.13 2 * 3 *110 FN 1 = I N 1 93.13 = = 84.66 (mm2) J kt 1.1 (A) Từ đó ta chọn Ftc= 95 mm2 tơng ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép là Icp = 330 A Mặt khác ta thấy sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch của đoạn đờng dây nối trực tiếp với nguồn, ở đây là đoạn N1 khi đó dòng điện làm... trạm nguồn Thanh góp MCLL DCL MC Đến các TBA Tại trạm nguồn luôn có một thanh góp vận hành và một thanh góp dự trữ hoặc cả 2 thanh góp làm việc song song Một dao cách ly làm việc và một dao cách ly nghỉ 2.Trạm trung gian Sơ đồ trạm trung gian Trong đồ án này chỉ có 1 trạm trung gian Trạm 2: Cung cấp điện cho chính hộ 2 và cung cấp cho trạm 3 Trong các trạm trung gian ta dùng hệ thống phân đoạn 2 thanh... 0.429 2.65 13.3 17.29 2.13 1.4.Tính toán tổn thất điện áp trong các chế độ vận hành bình th ờng và khi sự cố nặng nề nhất * Tổn thất điện áp đợc tính theo công thức sau: U % = P * R + Q * X i i U i 2 i (%) dm Trong đó: Pi, Qi: Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đờng dây Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của đờng dây Các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép: U % max bt = 10 ữ 15% U % max sc = 15 ữ... đồ nối dây của các trạm, vẽ sơ đồ toàn mạng điện Sau khi chọn đợc sơ đồ nối dây tối u của mạng điện về mặt kinh tế và kỹ thuật, trong chơng này ta tiến hành phân tích và lựa chọn các sơ đồ nối dây chi tiết của các trạm biến áp, chọn số lợng, công suất của các máy biến áp tại các trạm đó I Lựa chọn máy biến áp Dựa vào công suất của phụ tải, và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải trong hệ thống các... Đoạn ĐD Pmax (MW) Qmax (MVAr) L (km) N-3 34 16.32 70.71 62 29.76 72.11 3-1 32 15.36 22.36 N-4 28 13.44 72.11 N-5 26 12.48 82.46 N-6 28 13.44 80.62 2.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tơng tự nh phơng án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là Uđm= 110 kV 2.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đờng dây * Việc chọn tiết diện đợc là tơng tự nh phơng án I, cuối cùng ta có bảng số liệu... 32 15.36 22.36 N-4 56 26.88 72.11 N-5 26 12.48 82.46 4-6 28 13.44 36.05 18 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 3.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tơng tự nh phơng án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là: Uđm= 110 kV 3.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đờng dây * Việc chọn tiết diện đợc là tơng tự nh phơng án I, cuối cùng ta có bảng số liệu... 30 14.4 72.11 N-4 56 26.88 72.11 2-5 4-6 26 12.48 31.62 28 13.44 36.05 21 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 4.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tơng tự nh phơng án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là Uđm= 110 kV 4.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đờng dây * Việc chọn tiết diện đợc là tơng tự nh phơng án I, cuối cùng ta có bảng số liệu... N-5 4-6 N-6 32 34 30 28.37 26 15.36 16.32 14.4 13.62 12.48 27.63 0.37 13.26 0.18 78.1 70.71 72.11 72.11 82.46 80.62 36.05 Pmax (MW) (MVAr) L (km) 5.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tơng tự nh phơng án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là Uđm= 110 kV 5.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đờng dây * Việc chọn tiết diện đợc là tơng tự nh phơng án I, cuối cùng ta có bảng số liệu... kinh tế Việc quyết định lựa chọn phơng án thiết kế cấp điện nào cũng phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế Trong phần trớc ta đã so sánh về mặt kỹ thuật và đa ra các phơng án I, III và IV là đạt chỉ tiêu kỹ thuật Mục này ta so sánh các phơng án về mặt kinh tế để lựa chọn phơng án tối u Khi tính toán về mặt kinh tế giữa các phơng án ta có các giả thiết sau: 1- Số lợng máy biến áp bằng . không ngừng. Vì vậy, làm đồ án " Thiết kế mạng lới điện cho một khu vực& quot; là một trong những nhiệm vụ cần làm của các sinh viên ngành Hệ Thống Điện. Trong đồ án này em xin trình bày. toàn mạng điện 4. Tính công suất tối u của các thiết bị bù trong mạng 5. Tính các chế độ vận hành của lới điện Chọn các đầu điều chỉnh điện áp 6. Tính toán giá thành tải điện của mạng điện. 1 Website:. lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Nguyên tắc chủ yếu nhất của thiết kế mạng là cung cấp điện kinh tế và đảm bảo ổn định, an toàn. Mụch đích của thiết kế mạng là tìm ra phơng án phù hợp nhất thoả mãn yêu