Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên không và các đường dây cáp. Mạng điện được dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ. Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống không ngừng nâng cao, các khu đô thị, dân cư cũng như các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều, do đó nhu cầu về điện năng tăng trưởng không ngừng. Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều và không ngừng của đất nước của điện năng thì công tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung.
1 Lời nói đầu Điện năng là dạng năng lợng đợc sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con ngời. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện đợc liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đờng dây trên không và các đờng dây cáp. Mạng điện đợc dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ. Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc. Công nghiệp điện lực giữ vai trò quan trọng do điện năng là nguồn năng lợng đợc sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân. Ngày nay nền kinh tế nớc ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống không ngừng nâng cao, các khu đô thị, dân c cũng nh các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều, do đó nhu cầu về điện năng tăng trởng không ngừng. Để đáp ứng đợc nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều và không ngừng của đất nớc của điện năng thì công tác quy hoạch và thiết kế mạng lới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nớc nói chung. 1 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện giúp sinh viên áp dụng đợc những kiến thức đã học để thực hiện đợc những công việc đó. Tuy là trên lý thuyết nhng đã phần nào giúp cho sinh viên hiểu đợc hơn thực tế, đồng thời có những khái niệm cơ bản trong công việc quy hoạch và thiết kế mạng lới điện và cũng là bớc đầu tiên tập dợt để có những kinh nghiệm cho công việc sau này nhằm đáp ứng đúng đắn về kinh tế và kỹ thuật trong công việc thiết kế và xây dựng mạng lới điện, sẽ mang lại hiệu quả cao đối với nền kinh tế đang phát triển ở nớc ta nói chung và đối với ngành điện nói riêng. Việc thiết kế mạng lới điện phải đạt đợc những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa đợc vốn đầu t trong phạm vi cho phép là vô cùng quan trọng đối với nền kinh tế n- ớc ta . Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, một trạm biến áp trung gian và 9 phụ tải. Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán thiết kế cho một đờng dây trên không. 2 3 Chơng 1 La chọn kỹ thuật cơ bản 1.1. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải: Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó. Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hớng phơng thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cos và khả năng điều chỉnh. Các thông số của phụ tải và nguồn điện: 1.1.1 Phụ tải: Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max (MW) 38 29 18 38 29 29 18 29 18 Cos 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Q max (MVAr) 18,40 14,04 8,72 18,40 14,04 14,04 8,72 14,04 8,72 Y/c /c U Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Kt Loại PT I I I I I I I I I 3 4 U dm (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 T max = 5500h Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Hệ số đồng thời k = 1. Các phụ tải đều là phụ tải loại 1. 1.1.2 Nguồn điện: Mạng điện đợc thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 9 phụ tải. Nhà máy nhiệt điện I gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 50MW, công suất đặt: P ĐNĐ = 4.50 = 200 MW. Hệ số công suất Cos = 0,85 Nhà máy nhiệt điện II gồm 3 tổ máy mỗi tổ máy có công suất định mức là P Fđm =50MW, công suất đặt là P ĐNĐ =3.50 = 150MW. Hệ số công suất Cos=0,85 Hai nhà máy đặt cách nhau 140 Km theo đờng thẳng. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhng điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện. Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thờng chỉ vài giờ trong ngày, nên muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phòng nóng. 4 5 Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo đợc tính kinh tế khi nó vận hành với (80 85%P đm ). Trong 9 phụ tải của mạng điện đều là hộ loại 1, các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc vạch các phơng án nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho phụ tải nối liền giữa hai nhà máy. Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính chất của các phụ tải, tạo ra phơng thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của các hộ phụ tải. 1.2. các lựa chọn kỹ thuật 1.2.1. Kết cấu lới: Các phụ tải đợc cấp điện bằng hai đờng dây song song từ hai thanh cái độc lập của nhà máy, hoặc trạm trung gian, hoặc bằng hai đờng dây mạch vòng kín từ trạm trung gian và phụ tải khác sang, qua máy cắt tổng, máy cắt liên lạc, máy cắt đ- ờng dây. Đờng dây liên lạc giữa hai nhà máy thiết kế bằng hai đờng song song, cấp điện cho phụ tải số 1 nằm giữa hai nhà máy. Chọn loại đờng dây đi trên không (ĐDK). Dây dẫn loại AC để tạo độ bền cơ học và cột bê tông li tâm cốt thép, xà, sứ do việt nam sản xuất. 1.2.2. Kết cấu trạm biến áp: 5 6 Để đảm bảo cấp điện liên tục các trạm trung gian cấp điện cho phụ tải đều dùng hai máy biến áp, thanh cái độc lập qua máy cắt liên lạc. Máy cắt sử dụng loại cùng cấp điện áp do nớc ngoài sản xuất. 1.3. Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan trọng, nó ảnh hởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện. Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài tải điện mà ta chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất. Nên công suất truyền tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi hơn, vì rằng giảm đợc đáng kể lợng công suất tổn thất trên đờng dây và trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho cách điện đờng dây và máy biến áp cũng tăng. Do vậy ta cần cân nhắc kỹ lỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất cho mạng điện. ở đây điện áp vận hành của mạng điện đợc xác định theo công thức kinh nghiệm sau: U = 4,34. PL .16+ 1* P là công suất đờng dây cần truyền tải (MW). 2* L là khoảng cách cần truyền tải công suất. 3* U là điện áp định mức vận hành (KV) . 6 7 Ta tính toán điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp truyền tải chung cho toàn mạng. Chọn cấp điện áp định mức của lới điện tính cho từng nhánh, tính từ nhà máy điện gần nhất đến nút tải, để đơn giản ta chỉ chọn phơng án hình tia. Quá trình tính toán đợc tiến hành nh sau : Đoạn NĐI-2: L 2 = 50 km P 2 = 29 MW U dm1 = 4,34 291650 x+ =98.39 kV Đoạn NĐi: tính hoàn toàn tơng tự ta có bảng kết quả sau: Tuyến đờng dây Chiều dài, L (Km) Công suất, P (MW) Điện áp tính toán, U (kV) I-2 50 29 98.39 I-3 67.08 18 81.78 I-4 63.25 38 112.44 I-5 50 29 98.39 I-9 70 18 82.12 II-6 80.62 29 101.28 II-7 51 18 79.9 II-8 60 29 99.35 Đoạn NĐI-1-NĐII : 7 8 Ta tính dòng công suất ở chế độ bình thờng : P I-1 = P vh1 -P PT1 -P PT1 =P vh1 -P PT1 -0,08.P PT1 =P vh1 -1,08. P PT1 Trong đó : P PT1 = Tổng công suất phụ tải ở phía NĐI = 29+18+38+29+18 = 132 (MW) P vh1 = Công suất vận h nh của NĐI ở chế độ cực đại (vận h nh kinh tế ) = P FI - P td = 85%ìP Fđm - P td1 = 0,85ì200 0,08ì0,85ì200 = 156,4 MW. Do đó : P I-1 = 156,4 - 132ì1,08 =13,84 MW P II-1 = P 1 - P I-1 = P 1 P I-1 = 38 - 13,84 = 24,16 MW Tơng tự nh vậy ta tính dòng công suất phản kháng chạy trong lộ dây liên lạc giữa hai nhà máy nh sau: Công suất phản kháng do NĐI truyền vào đờng dây NĐI-1 có thể tính gần đúng nh sau: 8 9 Q I-1 = P I-1 ìtg 1 = 13,84ì0,48 = 6,6432 MVAr Nh vậy S I-1 = 13,84 + j 6,6432 MVA Dòng công suất truyền tải trên đờng dây NĐII-1 là : S II-1 = S 1 S I-1 = 38 + j 18,4024 13,84 j 6,6432 = 24,16 + j 11,7592 MVA Vậy ta có bảng tổng kết về kết quả chọn điện áp : 9 10 Tuyến đờng dây Chiều dài, L (Km) Công suất, P (MW) Điện áp tính toán, U(Kv) Điện áp chọn, U (Kv) I-2 50 29 98.39 110 I-3 67.08 18 81.78 I-4 63.25 38 112.44 I-5 50 29 98.39 I-9 70 18 82.12 II-6 80.62 29 101.28 II-7 51 18 79.9 II-8 60 29 99.35 I-1 80.62 13,84 75.4286 II-1 60.83 24,16 91.79 Chơng 2 Cân bằng sơ bộ công suất Trong hệ thống điện 2.1. Cân bằng công suất tác dụng: Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán trên đờng dây và máy biến áp. Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không. Từ đó sinh ra phơng thức vận hành cụ thể 10 [...]... tiểu Chế độ sự cố đặt 3.2.thành lập các phơng án lới điện 3.2.1.Nguyên tắc chung thành lập phơng án lới điện: Tính toán lựa chọn phơng án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều nguyên tắc, nhng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lợng và độ tin cậy cao Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phơng án phù hợp Làm đợc điều đó thì... sơ bộ công suất phản kháng cho mạng điện Chơng 3 Thành lập các phơng án cấp điện 14 15 3.1 Dự kiến phơng thức vận hành của các nhà máy điện: Để đảm bảo việc cấp điện cho phụ tải đợc an toàn, và ổn định ta dự kiến phơng thức vận hành của các nhà máy điện trong các điều kiện làm việc khác nhau Cụ thể đợc xét nh sau: 3.1.1 Chế độ phụ tải cực đại: Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện, nhà máy II có công suất...11 cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng nh chất lợng điện năng Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và máy biến áp là không đổi Nó đợc tính theo % công suất của phụ tải cực đại Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện đợc biểu diễn bằng công thức sau: PF = m PPT + PMĐ + PTD+... giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời nh lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế 18 19 Trong quá trình thành lập phơng án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau đây: 4* Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Đối... phải đặt thêm một tổ máy để dự phòng 2.2.Cân bằng công suất phản kháng: Để đảm bảo chất lợng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất phản kháng Vì vậy trong giai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện phải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng Phơng trình cân bằng CSPK đợc viết nh... mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)(tra bảng) Theo phụ lục 3,1 trang 72 - Sách mạng và hệ thống điện (TG: Nguyễn văn Đạm, Phan đăng Khải ) ta chọn đợc Jkt=1 (A/mm2) Dòng điện làm việc lớn nhất đợc tính theo biểu thức: I lv max = Trong đó : S max n 3.U = 2 Pmax + Q 2 max n 3.U 10 3 Smax- công suất chạy trên đờng dây ở chế độ phụ tải max(MVA) n- số mạch trên một đờng dây Uđm -điện áp định mức của mạng( 110KV)... loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không đợc phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào, vì vậy trong phơng án nối dây phải có đờng dây dự phòng 5* Đảm bảo chất lợng điện năng (tần số, điện áp, ) 6* Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu t thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành hàng năm nhỏ 7* Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị Vận hành đơn giản, linh hoạt và có khả năng phát triển Kết hợp với việc phân tích... hộ loại 1, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao Do đó phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện nh: lộ kép, mạch vòng Để có sự liên kết giữa nhà máy làm việc trong hệ thống điện thì phải có sự liên lạc giữa nhà máy và hệ thống Khi phân tích nguồn và phụ tải có phụ tải 1 nằm tơng đối giữa hai nhà máy nhiệt điện I và II nên sử dụng mạch đờng dây NĐI-1-NĐII để liên kết hai nhà máy Với các nhận xét và yêu... (Tmax=5500h), điện áp cao và công suất truyền tải lớn, nên tiết diện dây đợc chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế(J kt) sau đó kiểm tra lại điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp lúc bình thờng cũng nh khi sự cố, điều kiện độ bền cơ, tổn thất vầng quang Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau : 26 27 Ftt = Trong đó: I max J kt Ftt- tiết diện tính toán của dây dẫn (mm2) Imax- dòng điện chạy... nhà máy II chiếm 136,9344 150 ì 100% = 91,2896 % công suất đặt của nhà máy NĐII 3.1.4 Tổng kết về phơng thức vận hành : Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phơng thức vận hành của 2 nhà máy trong các chế độ nh sau: Chế độ vận Nhà máy điện I hành Phụ tải cực đại 4 tổ máy Nhà máy điện II 3 tổ máy Phát 170MW Chiếm 85% công suất đặt 17 Phát 116,9344 MW Chiếm 77,9563% công . là điện áp định mức vận hành (KV) . 6 7 Ta tính toán điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp truyền tải chung cho toàn mạng. Chọn cấp điện áp định mức của lới điện tính cho. loại cùng cấp điện áp do nớc ngoài sản xuất. 1.3. Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan trọng, nó ảnh hởng đến tính vận hành. nớc của điện năng thì công tác quy hoạch và thiết kế mạng lới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nớc nói chung. 1 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện giúp