phân tích các nguồn cung cấp cung cấp điện và các phụ tải điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa nước ta công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng, bỡi vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Khi ta xây dựng một nhà máy, khu dân cư thành phố.vv… Trước tiên người ta phải xây dựng một hệ thống lưới điện để cung cấp điện nhằm mục đích phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất. Khi xây dựng một hệ thống lưới điện thì vấn đề thiết kế đóng vai trò rất quan trọng. Người thiết kế phải làm sao cho mạng lưới mà mình thiết kế đạt yêu cầu về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật , và chọn ra những phương án tối ưu nhất đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế. Để đạt được điều đó thì môn học : MẠNG LƯỚI ĐIỆN giúp chúng ta những kiến thức không nhỏ trong lĩnh vực của hệ thống điện. Qua tìm tòi nghiên cứu, cùng với các kiến thức truyền đạt của thầy cô giáo, bản thân em đã hoàn thành đồ án môn học MẠNG LƯỚI ĐIỆN mà thầy đã giao. Tuy nhiên với những kiến thức còn nhiều hạng chế về kinh nghiệm , thực tiễn ít. Chắc chắn đồ án môn học không thể nào tránh khỏi một số sai sót. Vậy em rất mong sự quan tâm, chỉ bảo của các thầy cô để sau này làm đồ án tốt nghiệp , cũng như ứng dụng trong thực tế. Bản thân em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giúp em hoàn thành tốt đồ án này. Quy Nhơn: 10/5/08 Sinh viên thiết kế Trương Ánh Bao CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN CUNG CẤP CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN 1.1nguồn cung cấp Là nhà máy điện khu vực có công suất đủ cung cấp cho các phụ tải trong mọi chế độ làm việc của mạng. Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nhà máy điện khu vực. SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 1 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN cos ϕ = 0,90 nguồn điện đựợc chọn là nút cân bằng công suất trong mạng và nút cơ sở về điện áp. 1.2 Các phụ tảiđiện: Trong mạng điện thiết kế có 6 phụ tải, tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại I do đó để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải loại I thì các phụ tải được cung cấp bằng các đường dây hai mạch hoặc được cung cấp từ hai phía. Tất cả các phụ tải đều có hệ số công suất cos ϕ = 0,90. Thời gian sử dụng công suất cực đại T max =5000h. các phụ tải được yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Điện áp của trạm hạ áp phía thứ cấp là 10 (kv) phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. - Cc phụ tải cực đại: P 1 =30 MW P 2 =38 MW P 3 =17 MW P 4 =17 MW P 5 =38 MW P 6 =30 MW Công thức phảng kháng tính theo công thức: Q=P.tg ϕ Cos ϕ =0,90 ⇒ tg ϕ =0,484 Hộtiêu thụ S max =P max +jQ max S max (MVA) S min =P min +jQ min S min MVA) N-1 30+j14,52 33,33 21+j10,164 23,33 N-2 38+j18,392 42,216 26,6+j12,87 29,55 N-3 17+j8,228 18,89 11,9 +j5,76 13,22 N-4 17+j8,228 18,89 11,9 +j5,76 13,22 N-5 38+j18,392 42,216 26,6+j12,87 29,55 N-6 30+j14,52 33,33 21+j10,164 23,33 Tổng 170+j82,28 Bảng1.1: thông số các phụ tải Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải: l N-1 = 22 7010 + =70,71 (km) l N-2 = =+ 22 8040 89,44(km) l N-3 = =+ 22 4050 64,03(km) l N-4 = =+ 22 7010 70,71 (km) l N-5 = =+ 22 4050 64,03 (km) l N-6 = =+ 22 6020 63,25 (km) Tính điện áp cho toàn mạng điện theo lưới hình tia dựa vào công thức thưc nghiệm ta có: U i =4,34. )(.16 kVPl ii + SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 2 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN Trong đó: l i chiều dài đường dây thứ i(km) P i công suất tác dụng truyền trên đường dây thứ i(kw) Ap dụng cho các lộ dây ta có: U N-1 =4,34 =+ 30.1670,71 101,85(kv) U N-2 = 4,34 =+ 38.1689,44 114,6 (kv) U N-3 =4,34 =+ 17.1664,03 79,56(kv) U N-4 = 4,34 =+ 17.1670,71 80,34(kv) U N-5 = 4,34 =+ 38.16 64,03 112,5(kv) U N-6 = 4,34 =+ 30.16 63,25 101,16(kv) Vì U i = 70-100(kv) nn ta chọn U dm = 110(kv) Vậy ta chọn điện áp định mức vận hành chung cho hệ thống là : U đm =110(kv) Ta lập bảng chọn như sau: Đoạn đường dy P max (mw) L(km) U i (kv) U dm (kv) N – 1 30 70,71 101,85 110 N – 2 38 89,44 114,6 N – 3 17 64,03 79,56 N – 4 17 70,71 80,34 N – 5 38 64,03 112,5 N – 6 30 63,25 101,16 CHƯƠNG IICÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG §2.1: ĐẶC ĐIỂM QUAN TRỌNG NHẤT CỦA SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG Đặc điểm quan trọng đó là: sản xuất và truyền tải, phân phối đồng thời do không tích lũy điện năng thành số lượng có thể lưu thử. Cho nên tại mọi thời điểm cần có sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng phát ra bằng công suất tác dụng va phản kháng yêu cầu của phụ tải kể cả công suất trên các phần tử của mạng điện. Nếu như cân bằng trên bị phá vỡ thì sẽ làm giảm chỉ tiêu về chất lượng sản phẩm cảu các quá trình sản xuất hoặc có thể làm mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống điện. § 2.2: Cân bằng công suất tác dụng Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện có liên quan trực tiếp đến tần số của dòng điện trong hệ thống. Tần số của dòng điện trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất trong hệ thống bị phá vỡ. Vì vậy tại mọi thời điểm trong chế độ xác lập của SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 3 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN hệ thống điện công suất tác dụng được cung cấp từ nguồn phải bằng công suất của các hộ tiêu thụ kể cả công suất tổn thất trong hệ thống. Cân bằng công suất tác dụng được xác định trong chế độ phụ tải cực đại bằng phương trình sau: maxF YC td dt P P m P P P P= = + ∆ + + ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ (1.1) Trong đó: F P ∑ - tổng công suất tác dụng lấy từ thanh góp cao áp của nhà máy điện. YC P ∑ -tổng thanh góp yêu cầu trên thanh góp td P ∑ -tổng công suất tự dùng trong mạng điện khi tính sơ bộ ta coi td P ∑ = 0 dt P ∑ -tổng công suất dự trữ trong hệ thống m –hệ só đồng thời max P ∑ -công suất tác dụng trong chế độ cực đại của các hộ tiêu thụ P∆ ∑ -tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trạm biến áp - theo giả thiết của đề bài ta có: m=1 - trong thực tế vận hành mạng điện không tải. Lúc nào tất cả các phụ tải cũng hoạt động đồng thời cực đại. Tuy nhiên để đảm bảo cung cấp cho trường hợp phụ tải tăng vọt thì giá trị của m được lấy m = 1 như trên. Công suất dự trữ của hệ thống bao gồm 4 phần tử : Dự trữ sự cố, Dự trữ tu sửa, Dự trữ phụ tải, Dự trữ phát triển. - Dự trữ sự cố: Đề phòng khi các thiết bị hư hỏnghoặc sự cố đường dây. Dự trữ sự cố thường được lấy bằng công suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống. - Dự trữ phụ tải: Bổ sung cho phụ tải đỉnh nhọn có nghĩa khi vạch đồ thị phụ tải chưa xét đến. Dự trữ này lấy từ (2-3)% công suất phụ tải trong hệ thống. - Dự trữ phát triển: Dự thử này rất quan trọng vì mạng điện thiết kế không những đáp ứng yêu cầu phát triển của phụ tải (5-15)năm sau. - Dự trữ tu sửa: Để tu sửa đường dây bị sự cố thường lấy công suất bằng công suất của một tổ máy lớn nhất trong hệ thống. Trong tính toán sơ bộ ta lấy: P∆ ∑ + dt P ∑ =5% max P ∑ Do đó ta có: F P ∑ = YC P ∑ = max P ∑ +5% max P ∑ (1.2) max P ∑ =30+38+17+17+38+30=170(kw) Thay max P ∑ vào phương trình 1.2 ta tính đựợc F P ∑ = YC P ∑ =170 +5%.170=178,5(kw) § 2.3: Cân bằng công suất phản kháng - sự cân bằng công suất đòi hỏi không chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp phá vỡ sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện sẽ tăng SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 4 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN - ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ thì cần tiến hành cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện. max L td dt B C YC Q m Q Q Q Q Q Q = + + + + ∆ − ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ (1.3) Trong đó: ∑ Q c –công suất phản kháng do các điện dung của các đường dây sinh ra,khi tính sơ bộ lấy ∑ Q L = ∑ Q C ∑ Q max –tổng công suất phản kháng lớn nhất của các hộ tiêu thụ ∑ Q L –tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của đường dây trong mạng điện ∑ Q td – tổng tổn thất phản kháng tự dùng trong mạng điện ∑ Q dt - tổng công suất phản kháng dự trữ ∑ ∆ Q B - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp m hệ số đồng thời lấy m=1 khi tính sơ bộ ta lấy ∑ Q td =0 và lấy ∑ Q dt + ∑ ∆ Q B =5% ∑ Q max (1.4) Ta cĩ ∑ ∆ Q B = 15% ∑ Q max nn ta tính được như sau: thay số vào ta tính đựợc: ∑ Q YC = 1 . 82,28+15%.82,28=94,62(MVA) Ta so sánh ∑ Q YC với ∑ Q F nếu ∑ Q YC > ∑ Q F thì phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản kháng cho mạng điện để nâng cao hệ số cos ϕ cho một số phụ tải. Còn nếu như ∑ Q YC < ∑ Q F thì không cần bù sơ bộ công suất phản kháng . Tổng công suất lấy từ nguồn cung cấp là ∑ Q F = ∑ P F . tg (arc cos(0,85))= 178,5. tg (arc cos(0,85))=110,62(MVA) Từ các tính toán trên ta thấy: ∑ Q YC < ∑ Q F do vậy cho nên ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 5 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN Chương III: CHỌN PHƯƠNG ÁN LÝ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT §3.1 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY - các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ của mạng điện phải được chọn sao cho có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo về độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành khả năng phát triển trong tương lai và khả năng tiếp cận các phụ tải mới. - Để chọn được sơ đồ tối ưu cho các mạng điện ta sử dụng nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho cua các phụ tải điện và nguồn cung cấp. Cần dự kiến một số phương án, sau đó phương án tốt nhất được chọn trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật các phương án đó. Không có dự kiến sau khi phân tích cẩn thận ta đưa ra 4 đến 5 phương án được coi là hợp lý nhất đồng thời cần chú ý chọn ra các phương án đơn giản,các sơ đồ phức tạp được chọn khi các sơ đồ đơn giản không được thỏa mãn yêu cầu về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật của mạng điện như độ tin cậy về cung cấp điện, chất lượng điện năng vv… - Khi ta dự kiến các phương án nối dây của các mạng điện thiết kế trước hết chúng ta cần chú ý đến yêu cầu về độ tin cậy, cung cấp điện và chất lượng điện năng. Để thực hiện được yêu cầu về độ tin cậy của cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I cần phải đẩm bảo dự phòng 100%. Vì vây để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể dùng đường dây hai mạch. Nhưng nói chung cung cấp điện cho phép cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại II bằng đường dây trên không một mạch bỡi vì thời gian sửa chữa đường dây trên không là rất ngắn, các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp bằng đường dây một mạch. - Trên cơ sở phân tích đặc điểm vị trí của nguồn và các phụ tải có 5 phương án dự kiến để tiến hành so sánh kỹ thuật SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 6 - M D ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN §3.2 CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY a) phương án I: S 5 S 6 MĐ S 4 S 2 S 3 S 1 b) b)Phương án II SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 7 - M D M D ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN S 5 S 6 MĐ S 4 S 3 S 2 S 1 c) c)Phương án III S 5 S 6 MĐ S 4 S 3 S 2 S 1 SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 8 - M D ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN d) d)Phương án IV S 5 S 6 MĐ S 4 S 2 S 3 S 1 e)Phương án V: SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 9 - M D M D ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN S 5 S 6 MĐ S 4 S 2 S 3 S 1 §3.3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ ĐỀ RA VỀ MẶT KỸ THUẬT I) PHƯƠNG ÁN 1 1) Sơ đồ nối dây: 2) S 5 S 6 MĐ S 4 S 2 S 3 S 1 SVTH:Trương Ánh Bao. Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 10 - [...]... ĐIỆN 2)Chọn điện áp định mức của mạng điện - điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện Cũng như các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện Chọn đúng điện áp của mạng điện cũng là một bài toán kinh tế kỹ thuật - Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố Công suất của các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp, ... giữa các phụ tải với nhau như sơ đồ mạng điện v…v… - Điện áp định mức của mạng điện thiết kế 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 truyền tải và khoảng cách truyền tải công suất của mỗi đường dây trong mạng điện Chọn điện áp sơ bộ có thể tiến hành theo kinh nghiệm thiết kế của nhiều nước Chọn sơ bộ điện áp của mạng điện. .. tiến hành theo các phương pháp sau: 1 Theo khả năng tải và khoảng cách truyền tải của đường dây 2 Theo các đường cong thực nghiệm 3 Theo các công thức kinh nghiệm - Phương pháp đơn giản và thực hiện nhanh chóng khi xác định sơ bộ điện áp định mức của mạng điện là sử dụng các công thức kinh nghiệm Công thức still xác định điện áp định mức của mạng điện theo công suất truyền tải P(kw) và chiều dài đường... Bảng 1.1 điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện 3)Chọn tiết diện day dẫn tính toán theo mật độ dòng kinh tế - các mạng điện 110 kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dân được sử dụng là dây nhôm lỗi thép (AC) đồng thời các dây dẫn đựơc đặt trên các cột SVTH:Trương Ánh Bao Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 11 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN bê tông ly tâm hoặc các cột thép... chắc và tuổi thọ cao, dễ vận chuyển Đối với các đường đây 110 kv khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là: Dtb=5m đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là Ftt = I max (mm2) jkt (1.2) Trong đó: Ftt –tiết diện tính toán của dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (mm2) Imax –dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực... Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2) mật độ kinh tế của dòng điện là tỷ số của dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây với tiết diện kinh tế,mật độ kinh tế của dòng điện phụ thuộc vào vật liệu chế tạo dây dẫn, thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax v….v đối với các dây AC có Tmax=5000 h thì tra bảng ta có jkt=1,1 A/mm2 - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo... dòng điện và điện áp ∆Usc% 6,68 8,96 5,62 5,62 8,96 6,68 II) PHƯƠNG ÁN II e) 1 Sơ đồ nối dây: S5 SVTH:Trương Ánh Bao Lớp Điện Kỹ Thuật K28B Trang- 20 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN S6 MĐ S4 M D S3 S2 S1 2 Chọn điện áp định mức của mạng điện: - Tương tự phương án I kết quả tính toán điện áp định mức của đường dây trong mạng điện của phương án II tính như ở chương I ta thành lập bảng điện áp tính toán và điện. .. so sánh các thông số dòng điện và điện áp SVTH:Trương Ánh Bao Lớp Điện Kỹ Thuật K28B ∆Usc% 10,34 5,356 7,98 2,82 10,75 5,96 Trang- 28 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN I) 1 PHƯƠNG ÁN III: Sơ đồ nối dây: S6 S4 S5 MĐ M S3 D S1 S2 2 Chọn điện áp định mức của mạng điện: Tương tự ta có kết quả tính toán điện áp định mức của đường dây trong mạng điện của phương án III thính như ở chương I ta thành lập bảng điện áp... Uđm điện áp định mức của mạng điện (kv) Smax – công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại (MVA) - dựa vào các tiết diện dây dẫn tính được ở trên ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn (Ftt) gần nhất, ta thường chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và lớn hơn tiết diện tính toán để đảm bảo có thể phù hợp với sự phát triển của phụ tải trong tương lai - Ngoài ra ta còn chú ý đến khả năng tải. .. 2,11 4,22 N-4 2.AC-120 380 221,6 5,37 10,74 N-6 2.AC-70 265 93,28 2,98 5,96 Bảng 3.3 so sánh các thông số dòng điện và điện áp II) PHƯƠNG ÁN IV: Sơ đồ nối dây: 1 S6 S4 S5 MĐ M S3 D S1 S2 2 Chọn điện áp định mức của mạng điện : Tương tự phương án I ta thành lập bảng điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện cho phương án IV.Utt= 4,34 l + 16.P (kv) Đường dây S(MVA) L(km) Utt(kv) Uđm(kv) N-1 30+j14,52 . kế Trương Ánh Bao CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN CUNG CẤP CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN 1. 1nguồn cung cấp Là nhà máy điện khu vực có công suất đủ cung cấp cho các phụ tải trong mọi chế độ làm. áp. 1.2 Các phụ tải iện: Trong mạng điện thiết kế có 6 phụ tải, tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại I do đó để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải loại I thì các phụ tải được cung. Công suất của các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau như sơ đồ mạng điện v…v…. - Điện áp định mức của mạng điện thiết kế