THIẾT kế MẠNG lưới điện KHU vực gồm một NGUỒN điện và một số PHỤ tải KHU vực

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ********* I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ: 1.1. Những số liệu nguồn cung cấp. Nguồn có công suất vô cùng lớn. 1.2. Những số liệu về phụ tải. Trong hệ thống điện thiết kế gồm 6 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 6). + Trong đó có phụ tải 1 đến phụ tải 5 thuộc hộ loại I chiếm 83,3%. + Phụ tải 6 là hộ loại III chiếm 16,7%. 1 6 1 N 5 4 3 2 Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng dưới đây Phụ tải Thuộc hộ loại Smax (MVA) Smin (MVA) Pmax (MW) Pmin (MW) Qmax (MVAr) Qmin (MVAr) cos yêu cầu đcđa UH (kV) 1 I 42 21 35,7 17,85 22,26 11,13 0,85 T 22 2 I 30 20 25,5 17 15,9 10,6 0,85 KT 22 3 I 43 30 36,55 25,5 22,79 15,9 0,85 KT 22 4 I 49 24 41,65 20,4 25,97 12,72 0,85 KT 22 5 I 46 28 39,1 23,8 24,38 14,84 0,85 KT 22 6 III 37 22 31,45 18,7 19,61 11,66 0,85 T 22 Tổng 209,95 123,25 Trong đó: Công suất tiêu thụ của các phụ tải khác nhau, công suất tiêu thụ cực tiểu bằng 58,7% phụ tải cực đại. P min = 58,7% P max . S max = P max + jQ max. S min = P min +jQ min. T max = 5000h (thời gian sử dụng công suất cực đại). II- Phân tích nguồn và phụ tải 2.1 Nguồn điện Trong thiết kế lưới điện, việc phân tích nguồn điện để nắm vững đặc điểm và số liệu của nguồn, thuận lợi cho việc tính toán. Ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn: - Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay đổi về biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó - Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải. 2 2.2 Phụ tải - Các hộ phụ tải loại I là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành. Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải. - Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp. - Yêu cầu điều chỉnh điện áp. Trong mạng điện thiết kế các hộ 2,3,4,5 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Ở phương pháp này độ lệch điện áp phải thỏa mãn các chế độ như sau: Chế độ phụ tải cực đại: du% ≥ 5% U đm. Chế độ phụ tải cực tiểu: du%≥ 0% U đm. Chế độ sự cố: 0% ≤ du% ≤ 5% U đm. Các phụ tải 1 và 6 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường nên phạm vi chỉnh điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu, sự cố là: -2,5% U đm. ≤ du% ≤ +10% U đm . - Tất cả các phụ tải đều có điện áp hạ như nhau là 22 kV, hệ số công suất của các hộ đều cos = 0.85. III- Cân bằng công suất trong hệ thống điện Đặc điểm đặc biệt của ngành sản xuất điện năng là điện năng do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất và cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải.Do vậy cân bằng công suất nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống. Do ở đây ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn nên có thể đáp ứng với công suất và chất lượng điện áp cho các phụ tải.Ta không cần cân bằng công suất. 3 CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ********* 2.1 Chọn điện áp định mức cho lưới điện Lựa chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là nhiệm vụ rất quan trọng, vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chi phí kinh tế, kỹ thuật của mạng điện. Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này. - Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải. - Khi điện áp càng cao thì tổn thất công suất càng bé, sử dụng ít kim loại màu (I nhỏ). Nhưng điện áp càng tăng cao thì chi phí xây dựng mạng điện càng lớn và giá thành thiết bị càng tăng. Vì vậy phải chọn điện áp định mức như thế nào cho phù hợp về kinh tế và kĩ thuật. Chọn điện áp tối ưu theo công thức kinh nghiệm: Ui = 4,34. Pli 16 ( kW, km, MW). Trong đó: Ui - điện áp đường dây thứ i (kV). li - khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km). Pi - công suất lớn nhất trên đường dây thứ i(MW). Ta có bảng số liệu: Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (95,81÷115,89) chọn điện áp định mức cho mạng điện là U đm = 110kV. 4 Phụ tải Smax (MVA) Pmax (MW) li (km) Ui (kV) U đm (kV) 1 35,7+j22,26 35,70 45,35 107,76 110 2 25,5+j15,9 25,50 79,32 95,81 3 36,55+j22,79 36,55 44,00 108,83 4 41,65+j25,97 41,65 46,67 115,89 5 39,1+j24,38 39,10 45,35 112,42 6 31,45+j19,61 31,45 49,19 102,00 2.2 Dự kiến các phương án nối dây. Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 5 phụ tải loại I, 1 phụ tải loại III. Các phương án nối dây dự vào các yếu tố sau: + Vị trí nguồn và phụ tải. + Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế. + Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt. Ta có thể đưa ra các phương án như sau: Phương án I: 6 N 5 1 4 3 2 Phương án II: 6 N 5 1 4 3 2 5 Phương án III: N 6 5 1 4 3 2 Phương án IV: N 6 5 1 4 3 2 Phương án V: N 6 5 1 4 3 2 6 2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn Do mạng điện thiết kế có U đm =110kV. Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện J kt. F kt = kt J I max . (*) Với I max là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, được xác định theo công thức: I max = dm i Un S .3 max  = dm 22 .U3n QiPi   Trong đó : J kt - mật độ kinh tế của dòng điện. U đm - điện áp định mức của dòng điện. (kV) S maxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA) n - số lộ đường dây. Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải là 5000 h . J kt được tra theo bảng trang 295_Thiết kế các mạng và hệ thống điện_NXB khoa học kĩ thuật 2008, ta có mật độ kinh tế của dòng điện J kt = 1,1 A/mm 2 . Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang. Độ bền cơ về đường dây và điều kiện pháp nóng của dây dẫn. * Kiểm tra điều kiện vầng quang. Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi cấp điện áp. Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70mm 2 . * Kiểm tra phát nóng dây dẫn. Theo điều kiện: I sc max < k. I cp. Trong đó : I cp - dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây. k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ K hc = 0.8 ứng với nhiệt độ là 25 o c. 7 Đối với đường dây kép : I sc max = 2.I bt max < 0.8 I cp. Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện. 2.4 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây: %15%10 max  bt U %20%15 max  sc U Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong khoảng: %20%15 max  bt U max 20% 25%   sc U Trong đó U bt Max , U sc Max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng nề nhất. Ta tính tổn thất theo công thức: U i (%) = 100 2   dm iiii U XQRP % P i ,Q i là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i (MW, MVAr). R i , X i là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i(  ). 8 2.5 Tính toán cụ thể từng phương án Phương án I 1. Sơ đồ : N 6 5 1 4 3 2 2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn a - Đoạn đường dây N-1  Chọn tiết diện dây dẫn. I max N-1 = dm Un S .3 1max  = .1103 22,2635,7 22   2 .10 3 = 110,22 (A) F kt = kt J I max = 1,1 22,110 = 100,2 Chọn dây dẫn loại AC- 95,có tiết diện chuẩn là 95mm 2 và dòng điện cho phép I cp =330A. - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: F tc =95mm 2  70 mm 2 ( thỏa mãn điều kiện). - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc bình thường. Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của dây dẫn: I sc = 2.I bt max = 2.110,22 = 220,44 (A) I sc < 0,8.I cp = 330A ( thỏa mãn điều kiện ).  Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây. 9 Với loại đường dây AC- 95 ta có: r o =0.33  /km, x o =0.429  /km Điện trở và điện kháng đường dây : R= . 2 1 r o. l = . 2 1 0,33.45,35=7,48 (  ). X = . 2 1 x o .l = . 2 1 0,429.45,35=9,73(  ). - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường : U 1bt % = 100 2 1111   đm U XQRP =   100 110 73,9.26,2248,7.7,35 2 4 % - Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố :  U 1sc % =2. U 1bt % = 2. 4 % = 8 % b - Đoạn đường dây N-6  Chọn tiết diện dây dẫn: I max = dm Un S .3 max  = .11031 19,6131,45 22   .10 3 =194,2(A) F kt = kt J I max =  1,1 2,194 176,55 Chọn dây dẫn loại AC-185 có tiết diện chuẩn là 185mm 2 và dòng điện cho phép I cp = 510 A. - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: F tc =185mm 2 > 70 mm 2 ( thỏa mãn điều kiện). - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự có sẽ dẫn đến mất điện, không tính đến I sc .  Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây. Với loại đường dây AC- 185 ta có: r o =0.17  /km, x o =0.409  /km Điện trở và điện kháng đường dây : R= . 1 n r o. l =1.0,17.49,19=8,36 (  ). X = n 1 x o .l = 1 .0,409.49,19=20,12(  ) - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường 10 [...]... sánh các phương án về kinh tế Khi tính toán, thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kĩ thuật.Mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kĩ thuật thường mâu thuẫn nhau, một lưới điện có chỉ tiêu kĩ thuật tốt, vốn đầu tư và chi phí vận hành cao Ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn... tải thứ i ,(km) Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép x=1,6 A: tổn thất điện năng , (kWh) 33 ( Pi max 2  Qi2 max) Ri  A = Pmax. =  2 U đm i 1 6 P: tổn thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW) : thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải được tính bằng công thức:  = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và. .. phương án tối ưu nhất đảm bảo về kinh tế và kĩ thuật.mặt khác phương án đó là phương án đơn giản cả về sơ đồ nối dây cũng như về bố trí thiết bị bảo vệ rơle,máy biến áp, máy cắt…các phụ tải không liên quan đến nhau,nên khi có sự cố ở một phụ tải sẽ không ảnh hưởng đến các phụ tải khác,Vì vậy phương án I là phương án tối ưu nhất 36 ... 241,44 304 N-6 194,2 408 Theo số liệu tính toán bảng trên ,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng  Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây kín N-3-4-N Loại AC-240 có ro=0,131  /km, xo=0,401  /km - Điện trở điện kháng đường dây N-3 1 R= n ro.l = 1 0,131 44=5,76(  ) 1 X = n xo l =1 0,401 44= 17,64(  ) - Điện trở điện kháng đường dây N-4 1 R=... =9,75+8,4=18,15% Tổn thất điện áp ở đường dây liên thông N-4-3 Ubt % = 3,14+5,75=8,89 % Usc % =6,28+11,4=17,68 % Tổn thất điện áp lớn nhất là : Ubt max%= 9,07 < 10% Umax sc% = 18,15 < 20% (thỏa mãn điều kiện) Vậy phương án IV đạt yêu cầu kĩ thuật 26 Phương án V 1 Sơ đồ N 6 5 1 4 3 2 2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn Ở phương án này các phụ tải 3 và 4 nối với nhau thành mạch kín Các phụ tải còn lại được tính... chuẩn là 95mm2 và dòng điện cho phép Icp=330A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc = 95mm2 > 70mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : Isc = 2.Ibt max = 2.112,85 = 225,7 (A) Isc < 0,8.Icp = 330 A ( thỏa mãn điều kiện )  Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 95 ta có: ro=0,33  /km, xo=0.429  /km Điện trở và điện kháng đường... chuẩn là 240mm2 và dòng điện cho phép Icp= 610 A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có Ftc=240mm2 > 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : Isc = 2.Ibt max = 2.241,44=482,88 (A) Isc < 0,8.Icp = 671(thỏa mãn điều kiện) 24  kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 240 ta có: ro=0,131  /km, xo=0,401  /km Điện trở và điện kháng đường... điều kiện)  Tính tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC-300 ta có: ro=0,108  /km, xo=0,392  /km Điện trở và điện kháng đường dây : 1 1 R= n ro.l = 2 0,108.45,35=2,45 (  ) 1 1 X = n xo l = 2 0,392.45,35=8,89(  ) - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường UN-5 bt p N  5.R N  5QN  5.X N  5 %= 100 = U 2đm 39,1.2,45  24,38.8,89  100  2,58% 110 2 - Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố... tiết diện chuẩn là 70mm2 và dòng điện cho phép Icp=265A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc=70mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : Isc = 2.Ibt max = 2.78,73 = 157,46 (A) Isc < 0,8.Icp = 265A ( thỏa mãn điều kiện )  Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC-70 ta có: ro=0,45  /km, xo=0.44  /km Điện trở và điện kháng đường dây :... chuẩn là 185mm2 và dòng điện cho phép Icp= 510 A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc=185mm2 > 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : Isc = 2.Ibt max = 2.191,58 = 383,16 (A) Isc < 0,8.Icp = 510 (thỏa mãn điều kiện)  Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 185 ta có: ro=0,17  /km, xo=0,409  /km Điện trở và điện kháng đường . THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ********* I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ: 1.1. Những số liệu nguồn cung cấp. Nguồn. lớn. 1.2. Những số liệu về phụ tải. Trong hệ thống điện thiết kế gồm 6 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 6). + Trong đó có phụ tải 1 đến phụ tải 5 thuộc hộ loại I chiếm 83,3%. + Phụ tải 6 là hộ. án nối dây. Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 5 phụ tải loại I, 1 phụ tải loại III. Các phương án nối dây dự vào các yếu tố sau: + Vị trí nguồn và phụ tải. + Đảm bảo