đồ án thiết kế lưới điện

Cân bằng công suất tác dụngMột đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích luỹ điện năng.. Tại mỗi

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện

để phát triển xã hội Chính vì đó khi lập dế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai năm năm, mười năm, hai mươi năm hoặc lâu hơn nữa

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng cao Đặc biệt với nền kinh tế nước ta đang hội nhập với nền kinh tế thế giới và nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước làm cho nhu cầu

về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống điện đảm bảo yêu cầu phục vụ cho quá trình này Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà máyđiện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn Điều này đặt ra những nhiệm

vụ quan trọng đối với các kỹ sư nghành hệ thống điện Một trong những nhiệm vụ đó làthiết kế các mạng và hệ thống điện

Do em còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm thiết kế còn nhiều thiếu sót, mong các thầy cô giáo chỉ bảo.Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đinh Quang Huy đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Sinh viênĐặng văn Đông

Trang 2

CHƯƠNG 1.PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1.Phân tích nguồn và phụ tải

1.1.1.Nguồn điện

Bảng 1.1 Bảng số liệu phụ tải và đường dây

Thời gian sử dụng công

ĐA định mức của lưới

Trang 3

1.2 Cân bằng công suất tác dụng

Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng

từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích luỹ điện năng Tính chất nàyxác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suấttrong các mạng điện.Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường cần phải có sự dự trữnhất định của công suất tác dụng trong hệ thống

Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:

PF= PYC = kđt∑Ppti +∆P+∑Ptd+Pdt

Trong đó :

PF - tổng công suất tác dụng phát ra từ hệ thống phát

∑Ppti - tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại

∆P- tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện

Gần đúng : ΣΔP = 0,05 ∑Ppti

∑Pdt+Ptd - tổng công suất dự trữ và tiêu dùng trong mạng điện

∑Pdt+Ptd= 0 vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn

Trang 4

Kđt - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại.

Kđt = 1 (theo yêu cầu thiết kế)

Vậy : PF= 1∑Ppti + 0,05∑Ppti = 1,05 ∑Ppti = 1,05.130=136,5 ( MW)

1.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống.

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữađiện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏikhông những chỉ đối với công suất tác dụng mà còn đối với cả công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại sự cân bằngcông suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu công suấtphản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện

sẽ tăng,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy

để đảm bảo chất lượng của điện cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:

QF= QYC = kđt∑Qpti +∑∆Qmba +∑QL -∑Qc +∑Qdt +Qtd

Trong đó:

QF - tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra

∑Qpti - tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại

∑QL - 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 Gần đúng coi : ∑QL = ∑Qc

∑∆Qmba - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp Gần đúng coi : ∑∆Qb = 0,15 ∑Qpti

∑Qdt +Qtd - tổng công suất phản kháng dự trữ và tiêu dùng trong hệ thống

Do hệ thống có công xuất vô cùng lớn nên ∑Qdt +Qtd= 0

kđt- Hệ số đồng thờiTrong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu cầu trong hệthống bằng công thức sau đây

∑QYC= 1,15∑Qpti= 1,15.84,89=97,624 MVAr

Trang 5

Bảng 1.3.Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải

13 −

=0,583

21

Vậy phụ tải 2 có cosϕ=0,864

Bảng 1.4.Phụ tải trước và sau khi bù công suất phản kháng

Trang 6

Phụ tải

6

CHƯƠNG 2.LẬP VÀ TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

Mục đích chọn ra phương án thiết kế lưới điện ta lập ra một vài phương án khảthi,chọn ra trong các phương án đó một phương án hợp lý nhất làm phương án thiết kếlưới điện

2.1.Các phương án khả thi:

Ta dự kiến các phương án nối dây sau :

Hình 2.1.1.Phương án 1

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Ta chọn các phương án 1,2,3,4,5 để tính toán kỹ thuật

2.2.Tính toán kỹ thuật các phương án

2.2.1.Phương án1

Hình 2.2.1.1 Phương án 1

2.2.1.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện PA1

Lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện là một việc rất quan trọng lúc thiết kế hệthống điện bởi vì nó có ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế và kỹ thuật của mạng điện.Giá trị điện áp định mức lúc lựa chọn có ảnh hưởng đến khả năng tải của các hộ tiêuthụ, giá trị tổn thất điện áp và tổn thất điện năng của mạng điện

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức Still :

Uđm = 4.34

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

Ví dụ :

Trang 11

Đối với đường dây N-1 thì :

Đường

dây

Công suấttruyền tải PMW

Khoảngcách lkm

Điện áp tínhtoán UkV

ĐA định mứcmạng điệnkV

Kết luận: Điện áp vận hành cho toàn mạng là 110 kV.

2.2.1.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây của PA1

Do điện áp là 110 kV ,khoảng cách giữa nguồn và tải khá xa nên dùng đườngdây trên không,dùng dây nhôm lõi thép AC Đối với mạng điện khu vực, các tiết diệndây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là :

Ftt = (mm2)Trong đó :

Imax- dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại, A

Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2

Với dây AC và Tmax =4900h ta tra bảng có được : Jkt = 1,1 A/mm2

Trang 12

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng

công thức :

I max(A)= 103A Trong đó :

n - số mạch của đường dây

Uđm - điện áp định mức của mạng điện, kV

Smax - công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVAĐối với đường dây trên không đề cập đến trong đồ án, để không xuất hiện vầng

quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F≥70 mm2.Khi đã tính được Ftt , ta

chọn Ftc gần với Ftt nhất

Sau đây ta sẽ tính toán chọn tiết diện dây dẫn cho từng đường dây:

* Đối với đường dây N-1:

SN-1= 18,750 MVA

IN-1= = 103 = 98,412 A

FN-1 = = = 89,465mm2 =>FTC =95 mm2 =>ICP = 335 A

Các đường dây còn lại tính tương tự

Bảng 2.2.1.3.Thông số các đoạn đường dây trong mạng điện PA1

2.2.1.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong trường hợp vận hành bình

thường và trong chế độ sự cố PA1.

Các thông số thay thế của đường dây

X=x.l (Ω)

Trang 13

B = b0.l (Ω)

X=x0.l/2(Ω)B=2b0.l(Ω)

Bảng 2.2.1.4.thông số và kết quả tính toán đường dây

i

U

X Q R

∆Uibt - tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i,%

Pi, Qi - công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn

đường dây thứ i

Ri, Xi - điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ iCác dường dây nối từ nguồn đến các phụ tải 3, 4, 5, 6 đều là đường dây 2 mạchnên khi có sự cố xảy ra thì:

∆Uisc% = 2.∆Uibt%Yêu cầu về tổn thất điện áp:

Trang 14

Trong trường hợp đứt một mạch trên đoạn đường dây N-3 ,ta có:

∆UN-3sc % = 2.3,186=6,372

Tính tương tự ta được bảng kết quả sau:

Bảng 2.2.1.5 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện PA1

Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là: ∆Ubtmax %= ∆UN-2bt% =4,171%

Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sự cố là : ∆Uscmax%= ∆UN-6sc% =7,450%

2.2.2 Phương án 2

Hình 2.2.2.1.Phương án 2

Đối với đường dây N-5 ta có:

Trang 15

PN-5= Ppt5 + Ppt1 = 25 + 15 = 40 MW

L5=44,721 km Vậy theo Still :

UvhN-5 = 4,34 44,721+16.40= 113,566 kVCác phương án còn lại tính tương tự

Bảng2.2.2.2 Điện áp tính trên các đoạn ĐD và điện áp ĐM của cả mạng điện PA2

Đường

dây

Công suất tácdụng truyền tảiMW

Chiềudàiđườngdây l, km

Điện áp tínhtoán U, kV Điện áp định mức củamạng điện Uđm, kV

Isc = 2.IN-5= 2.126,283= 252,566A < Icp => thỏa mãn

Các đường dây còn lại trong mạng điện chọn tiết diện tương tự

Bảng 2.2.2.3Thông số các đoạn đường dây trong mạng điện PA2

Đường

dây

Số mạch

đườngdây

Icp,

Trang 16

NĐ - 4 2 37 22,276 113,34 103,036 AC - 95 95 335 226,68

thường và trong chế độ sự cố PA2

Trang 17

∆Ubtmax %= ∆UN-4bt% + ∆U4-2bt% = 3,479+2,503 = 5,982 %

∆Uscmax%= ∆UN-5sc% + ∆U5-1bt% = 7,878+1,753 = 9,631 %

2.2.3 Phương án 3

Đối với đường dây N-1:

Trang 18

Bảng2.2.3.2.Điện áp tính trên các đoạn ĐD và điện áp ĐM của cả mạng điện PA3

Đường dây

Công suất tácdụng truyền tảiMW

Chiều dàiđườngdây l, km

Điện áp tínhtoán U, kV

Điện áp địnhmức của mạngđiện Uđm, kV

Các đường dây còn lại trong mạng điện chọn tiết diện tương tự

Trang 19

-2.2.3.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong trường hợp vận hành bình thường và trong chế độ sự cố PA3

Trang 20

∆Uscmax% = ∆UN-6sc% + ∆U6-1bt% = 9,02+2,480 = 11,5%

2.2.4 Phương án 4

Đối với đường dây N-6 :

PN-6 = Ppt6+ Ppt1 = 26 MW

L6 = 50 km

Vậy theo Still:

UvhN-6 = 4,34 50+16.26= 93,688 kV

Các phương án còn lại tính tương tự

Bảng2.2.4.2.Điện áp tính trên các đoạn ĐD và điện áp ĐM của cả mạng điện PA4

Đường dây dụng truyền tảiCông suất tác

MW

Điện áp tínhtoán U, kV

Điện áp địnhmức của mạngđiện Uđm, kV

Trang 21

Trang 22

Các đường dây còn lại tính tương tự

Vậy : ∆Ubtmax % = ∆UN-5bt% + ∆U5-1bt% = 3,939+1,753 = 5,692 %

∆Uscmax% = ∆UN-5sc% + ∆U5-1bt% =7,878+1,753 = 9,631 %

Trang 23

2.2.5 Phương án 5

Hình 2.2.5.1.Phương án 5

phân bố công suất trong vòng kín đó

Tìm phân bố công suất trong vòng kín N-3-4-N :

Giả sử toàn bộ đường dây trong mạch vòng kín có cùng tiết diện Ta có công suất truyền tải trên đoạn N-3 là:

SN-3 = [ S3.(l3-4 + l4-N)+S.l4-N]/(lN-3 + l3-4 + l4-N)

= [(27+ j6,75)(22,361 + 40)+ (19 + j11,78).40]/(53,852+22,261+40)]

= 21,028+ j7,677 MVA

Trang 24

Vậy công suất truyền tải trên đoạn 4-3 và N-4 là:

Áp dụng tương tự công thức Still cho các đoạn lưới điện ta có bảng sau:

Bảng 2.2.5.2.Điện áp tính trên các đoạn ĐD và điện áp ĐM của cả mạng điện PA5

dụng truyền tảiMW

Điện áp tínhtoán U, kV Điện áp định mức củamạng điện Uđm, kV

2.2.5.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây của PA5

SN-3 = 21,028+j7,677 MVA

IN-3 = = 117,494 A

FN-3= = =106,812 mm2 => FTC =120 mm2 =>ICP = 380 A

Do là đường dây mạch đơn nên không xét trường hợp sự cố

Trang 25

-2.2.5.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong trường hợp vận hành bình

N-3 hoặc N-4 vì công suất truyền tải trên 2 đoạn này lớn,chiều dài đường dây lớn, Còn

đoạn 4-3 ở chế độ xác lập chỉ có một lượng nhỏ dòng công suất chạy qua và chiều dài

đường dây 4-3 cũng nhỏ hơn các đoạn còn lại

Trang 26

• Xét trường hợp sự cố đứt dây đoạn N-4:

Đoạn N-3 tải toàn bộ công suất của 2 phụ tải 3 và 4

PN-3= Ppt3 + Ppt4 = 27 +19 = 46 MVA

QN-3 =Qpt3 + Qpt4= 6,75+11,78 = 18,53 MVAr

∆UN-3sc% = = 100 = 8,606 %Đoạn 3-4 tải công suất của phụ tải 4, Ta có:

P3-4= Ppt4 = 19 MVA

Q3-4=Qpt4 = 11,78 MVAr

∆U3-4sc% = =.100 = 2,025 %

Vậy :∆UN-4sc% = ∆UN-3sc% + ∆U3-4sc% = 8,606+2,025 = 10,631 %

Đoạn N-4 tải toàn bộ công suất của 2 phụ tải 3 và 4

Vậy ∆UN-3sc% = ∆UN-4sc% + ∆U4-3sc% = 6,393+2,083 = 8,476 %

So sánh ta thấy: ∆UN-4sc% =10,631% > ∆UN-3sc% = 8,476 %

Vậy trong mạch kín: ∆Uscmax% = 10,631 %

Trang 27

P4-3 = 5,972 MVA

Q4-3 =0,927 MVAr

∆U4-3bt% = = 100= 0,416%

Bảng 2.2.5.5.Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện PA5

-∆Ubtmax %= ∆UN-5bt% + ∆U5-1bt% = 3,939+1,753 = 5,692 %

∆Uscmax%= ∆UN-4sc% = 10,631%

Trang 28

CHƯƠNG 3.SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN

3.1 Đặt vấn đề

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh các phương án là các chi phí tính toánhàng năm, được xác định theo công thức:

Z=(atc+ avh) K + ∆A.c Trong đó :

Z - hàm chi phí tính toán hàng năm

atc- hệ số hiệu quả của vốn đầu tư , atc= 0,125

avh - hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện, avh= 0,07

∆A- tổng tổn thất điện năng hàng năm

c - giá 1Kwh điện năng tổn thất, c= 1200 đ

K - tổng các vốn đầu tư về đường dây, đTính K:

K= ∑n.k0i li

Trong đó :

k0i - giá thành 1 km đường dây thứ i, đ/km

li - chiều dài đoạn đường dây thứ i ,km

n = 1 với ĐD 1 mạch , n = 1,6 với đường dây 2 mạch

Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức

∆A = ∑∆Pimax τ Trong đó :

τ - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, h

∆Pimax - tổn thất công suất trên đoạn ĐD thứ i khi công phụ tải cực đại

Trang 29

Ri - điện trở tác dụng của đoạn đưòng dây thứ i, Ω

Uđm- điện áp định mức của mạng điện, kV

Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể được tính theo công thức:

τ= (0,124+ Tmax 10-4)2 8760 Trong đó :

Tmax -thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm Với Tmax = 4900 h ta có τ = 3302,5 h

Sau đây ta sẽ tính toản hàm chi phí tính toán hàng năm đối với từng phương án

3.2 Tính hàm chi phí tính toán của các phương án

3.2.1 Phương án 1

Xét đoạn đường dây N-1(AC-95)

K1= k01.l1

Giả sử các đường dây dùng cột thép ta có:

ko1= 385.106 đ/km => K1= 385.106 50 = 1,925.1010 đ

Bảng 3.2.1 Xác định chi phí đầu tư đường dây cho PA1

Đoạn Loại

dây L(Km) P(MW)

Q(MVAr) Udm(KV) R(Ω) ΔP(MW) k0i/10^6 K/10^6

N-3 AC-70 53.852 27 6.75 110 11.039 0.706644 380 32742.02

Trang 30

Từ bảng trên ta xác định được: ∑∆Pmax = 3,544 MW

Udm(KV) R(Ω) ΔP(MW)

K0i/10^

6 K/10^6N-5 AC-120 44.721 40 26.75 110 5.59 1.069752 392 28049.01

5 1 AC-95 22.361 15 11.25 110 6.932 0.20140 385 8608.98

Trang 32

3.2.5 Phương án 5

Q(MVAr)

Udm(K

ΔP(MW)

Trang 33

3.3 Kết luận:

Z4 = 40,052.1010 đ/năm

phương án 4 tính theo phần trăm là:

Trang 34

CHƯƠNG 4.CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY

4.1 Chọn máy biến áp của các trạm phụ tải

Đối với những phụ tải loại I (gồm các phụ tải 3, 4,5, 6), để đảm bảo an toàn choviệc cung cấp điện thì trong trạm biến áp cần có 2 máy biến áp (n=2) cùng loại thỏamãn các chỉ tiêu kỹ thuật Còn phụ tải 1,2 là phụ tải loại III nên trong trạm biến áp củaphụ tải này chỉ cần 1 MBA

Khi chọn công suất của máy biến áp cần phải xét đến khả năng quá tải của máybiến áp còn lại sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong thờigian phụ tải cực đại Sau khi xác định được số lượng máy biến áp đặt trong trạm,côngsuất một máy được xác định theo công thức sau :

k - hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố, k =1,4

Ở phần trên chúng ta đã lựa chọn điện áp vận hành của mạng điện là 110KV

Do đó chúng ta lựa chọn máy biến áp có Uđm= 110 KV

Sau đây ta sẽ lựa chọn các máy biến áp cho các phụ tải:

• Đối với phụ tải 1:

Stt1 = 18,750 MVAVậy S1đm ≥ Stt1 = 18,750 MVA

Do đó chúng ta chọn MBA TPDH-25000/110

Tính toán tương tự với các phụ tải 2,3,4,5,6 tổng kết ta có bảng lựa chọn và

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	639,96 KB