Điện năng là dang 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 tăng ,chính vì vậy chúng ta cần xây dưng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ .Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện , các mang điện và các hộ tiêu thụ điện đuợc 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 điện.
Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 1 - Lời nói đầu Sự nghiệp công nghiệp hoá , hiện đại hoá của đất n-ớc trong giai đoạn hiện nay yêu cầu tăng không ngừng sản l-ợng điện. Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà máy điện cũng nh- các mạng và hệ thống điện công suất lớn. Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với kỹ s- nghành hệ thống điện. Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện. Điện năng là dang năng l-ợng đ-ợc sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con ng-ời . Nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng ,chính vì vậy chúng ta cần xây d-ng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ .Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện , các mang điện và các hộ tiêu thụ điện đuợc 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 đ-ờng dây trên không và các đ-ờng dây cáp. Mạng điện đ-ợc dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ điện. Bản đồ án của em có nhiệm vụ thiết kế mang điện khu vực gồm một nhà máy nhiệt điện công suất vô cùng lớn, trạm biến áp trung gian và 6 phụ tải điện. Nhờ sự chỉ bảo, góp ý của các thầy ,cô giáo và mọi ng-ời quan tâm nên em đã hoàn thành đồ án này. Tuy đã nỗ lực hết mình nh-ng do thiếu kinh nghiệm thự tế và kiến th-c còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót,vì vậy em rất mong nhận đ-ợc các ý kiến đáng giá ,chỉ bảo của các thầy,cô giáo để em đ-ợc mở rộng và nâng cao kiến thức. Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô giáo trong bộ môn hệ thống điện, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Hoàng Việt đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Em rất mon muốn sẽ tiếp tục nhận đ-ợc sự giúp đỡ của các thầy,cô giáo trong quá trình học tập tại tr-ờng và quá trình công tác sau này. Nhân đây em cũng xin hứa sẽ tiếp tục nỗ lực học tập để có thể khi ra tr-ờng sẽ co thể thích ứng ngay đ-ợc voi công việc sau này và em cũng hy vọng tất cả cùng nỗ lực hết sức vì ngành điện việt nam phải đi tr-ớc một b-ớc trong nền kinh tế dồng thời cũng vì truyền thống lâu năm của ngành điện việt nam. Hà nội , ngày 11 tháng 09 năm 2005 Sinh viên thực hiện Vũ Quang Tiến Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 2 - Mục lục Ch-ơng I :Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện Ch-ơng II :Dự kiến các ph-ơng án nối dây của mạng điện Ch-ơng III :Tính chỉ tiêu kỹ thuật-kinh tế của các ph-ơng án Ch-ơng IV :Lựa chọn máy biến áp Ch-ơng V : Tính toán chính xác chế độ vận hành của mạng điện Chng VI : Tớnh in ỏp cỏc nỳt v iu chnh in ỏp trong mng in Chng VII : Tính các chỉ tiêu kinh t - k thut ca mng in Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 3 - Ch-ơng i : Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện: ặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn tới các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số l-ợng nhận thấy đ-ợc .Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Phụ tải yêu cầu đến đâu thì nhà máy đáp ứng đến đó, do đó công suất phát của các nhà máy điện phải luôn luôn thay đổi theo sự thay đổi nhu cầu công suất tác dụng và điện áp của các nhà máy điện phải luôn thay đổi để đáp ứng nhu cầu của công suất phản kháng Q của phụ tải ( để không cần đặt thiết bị bù). Công suất tác dụng và công suất phản kháng của nguồn điện luôn cân bằng với công suất của phụ tải trong mọi thời điểm vận hành. I : Cân bằng công suất tác dụng: Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ đ-ợc tần số điện bình th-ờng trong hệ thống. Cân bằng công suất tác dụng có tính chất toàn hệ thống và đ-ợc xác định bằng biểu thức sau: tddt i md i ptFyc PPPPmPP 6 1 6 1 max Trong đó: yc P - Là công suất yêu cầu của phụ tải. F P - Tổng công suất phát của nhà máy điện. 6 1 max i pt P -Tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại. 6 1i md P -Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy 6 1i md P =5% 6 1 max i pt P . dt P -Công suất dự trữ trong hệ thống, vì công suất nhà máy điện rất lớn nên có thể lấy dt P =0. td P -công suất tự dùng trong nhà máy điện, do công suất nhà máy điện vô cùng lớn nên có thể lấy td P =0. m- Là hệ số đồng thời , khi tính toán sơ bộ lấy m=1. Tr-ớc hết để tính cân bằng công suất tác dụng ta có bảng về các phụ tải nh- sau: Bảng thông số của các phụ tải Hộ max S ,MVA S max ,MVA minmin jQP S ,MVA S min ,MVA 1 28 + j13,44 31,06 14 + j6,72 15,53 2 22 + j10,56 24,40 11 + j5,28 12,20 Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 4 - Vì hệ số đồng thời m=1 suy ra: 6 1 max 6 1 max %5 i pt i ptyc PPP =158+0,05 158=165,9MW Nh- vậy: trong chế độ phụ tải cực đại nhà máy điện cần cung cấp công suất cho các phụ tải là: F P 165,9MW II : Cân bằng công suất phản kháng Sự cân bằng công suất phản kháng có liên quan với điện áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn tới thay đổi điện áp trong mạng điện . Để giữ cho điện áp bình th-ờng phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng. sự cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế đ-ợc xác định bởi biểu thức : TDDTCddMBA i ptF QQQQQQmQ 6 1 max Trong đó : F Q -tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra. 6 1 max i pt Q -tổng công suất phản kháng của các phụ tải. MBA Q -tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy 6 1 max %15 i ptMBA QQ . dd Q -tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đ-ờng dây trong mạng điện. C Q -tổng công suất phản kháng do điện dung của các đ-ờng dây sinh ra,khi tính sơ bộ lấy ddC QQ . TDDT QQ , -là công suất dự trữ và công suất tự dùng ,khi tính toán sơ bộ với nguồn công suất vô cùng lớn có thể coi chúng bằng 0. Ta có: 6 1 max 6 1 max i pt i pt PQ Tg t =158 0,48=75,84 MVAr 3 30 + j14,40 33,28 15 + j7,20 16,64 4 24 + j11,52 26,62 12 + j5,72 13,29 5 26 + j12,48 28,84 13 + j6,24 14,42 6 28 + j13,44 31,06 14 + j6,72 15,53 Tổng 158 + j75,84 Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 5 - 15,0%15 6 1 max i ptMBA QQ 84,75 =11,38MVAr FF PQ tg NM =165,9 0,62=102,86MVAr Ta thấy : F Q > MB A i pt QQ 6 1 max Nh- vậy công suất phản kháng do nhà máy cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Ta không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế . Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 6 - ch-ơng II :dự kiến các ph-ơng án nối dây của mạng điện I : dự kiến các ph-ơng án cung cấp điện: Theo yêu cầu là mức đảm bảo cung cấp điện cho các hộ loại 1. Mà hộ loại 1 là những hộ tiêu thụ điện quan trọng - nếu nh- ngừng cung cấp điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con ng-ời, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, h- hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp ( ví dụ : các lò luyện kim loại, thông gió trong hầm lò và trong các nhà máy sản xuất hoá chất độc hại ). +) Khi cung cấp điện cho các phụ tải thì yêu cầu đối với mạng điện là : - Độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải phải cao. - Phải đảm bảo chất l-ợng điện năng. - Về kinh tế: giá thành phải hạ, tổn thất điện năng phải nhỏ. - An toàn đối với ng-ời và thiết bị. - Linh hoạt trong vận hành và phải có khả năng phát triển trong t-ơng lai, phù hợp với sự phát triển của khoa học và công nghệ tron t-ơng lai. +) Vì các hộ loại 1 có tính chất quan trọng nh- vậy cho nên phải đ-ợc cung cấp điện liên tục, không đ-ợc mất điện. Khi chọn các ph-ơng án ta phải chọn sao cho các phụ tải phải đ-ợc cung cấp từ hai nguồn độc lập. Dựa vào các vị trí địa lí và yêu cầu ta lựa chọn ph-ơng án nối dây nh- sau: NĐ *ph-ơng án I 54 82 78 s 1 s 6 70 78 98 s 2 s 5 s 3 s 4 Created by Vò Quang TiÕn HT§2-k47 §å ¸n l-íi ®iÖn - 7 - *ph-¬ng ¸n II N§ 54 78 40 78 s 1 70 36 s 6 45 s 5 s 2 s 3 s 4 *ph-¬ng ¸n III N§ 54 82 s 1 78 40 70 s 6 98 s 2 s 5 s 3 s 4 Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 8 - PHNG N IV NĐ 54 82 78 s 1 s 6 70 78 98 s 2 s 5 45 s 3 s 4 PHNG N V NĐ 54 78 s 1 s 6 70 78 36 45 s 2 s 5 s 3 s 4 chú thích:vì tất cả các hộ tiêu thụ là loại 1 nên ta dùng đ-ờng dây 2 mạch( đ-ờng đậm nét) hoặc dùng mạch vòng( đ-ờng nét mảnh). II : chọn điện áp định mức của mạng điện cho từng ph-ơng án: điện áp định mức của mạng điện ảnh h-ởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật , cũng nh- các đặc tr-ng kỹ thuật của mạng điện. điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải , khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí t-ơng đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện. Ta lựa chọn điện áp định mức của hệ thống theo công thức kinh nghiệm: Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 9 - U i = 4,34. )16( ii PL (KV) L i (km): chiều dài đoạn đ-ờng dây. P i (MW): côn suất truyền tải trên đ-ờng dây. Nếu U i = 70 160 kV thì ta chọn U đm = 110 kV. *Ph-ơng án i : NĐ 54 82 78 s 1 s 6 70 78 98 s 2 s 5 s 3 s 4 Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đ-ờng dây NĐ -1 chính là công suất của phụ tải 1 khi tính toán bỏ qua tổn thất tức là P 1nd =28MW Công suất phản kháng từ NĐ truyền vào đ-ờng dây NĐ -1 đ-ợc xác định gần đúng: Q 1nd =P 1nd tg 1 =28 0,48=13,44MVAr Điện áp tính toán trên đ-ờng dây NĐ -1: U 1 =4,34 )16( 1 PL =4,34 )281654( =97,24KV Tính điện áp của các đoạn đ-ờng dây còn lại đ-ợc tiến hành t-ơng tự nh- đối với đ-ờng dây trên. Kết quả tính điện áp định mức của các đ-ờng dây trong ph-ơng án 1 cho trong bảng sau: L S , MVA L, km U tt , KV U dm , KV NĐ - 1 28 + j13,44 54,0 97,24 110 NĐ - 2 22 + j10,56 78,0 90,0 NĐ - 3 30 +j14,40 70,0 101,78 NĐ - 4 24 +j11,52 98,0 95,28 NĐ - 5 26 + j12,48 78,0 96,46 NĐ - 6 28 + j13,44 82,0 99,91 Từ kết quả tính toán nhận đ-ợc trong bảng, chọn điện áp định mức của mạng điện U dm =110KV Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 10 - *ph-ơng án II : 54 NĐ 78 40 78 s 1 70 36 s 6 45 s 5 s 2 s 3 s 4 Ta cũng tính toán t-ơng tự dùng công thức đã nêu ở trên, nh-ng riêng với mạch vòng để tính dòng công suất chạy trên các đoạn đ-ờng dây của mạch vòng ta tính nh- sau: Để tính dòng công suất chạy trên các đoạn mạch vòng NĐ - 1 - 2 NĐ ta giả thiết rằng mạch điện đồng nhất và tất cả các đoạn đ-ờng dây có cùng tiết diện. Nh- vậy dòng công suất chạy trên đoạn đ-ờng dây NĐ - 1 là:S 1ND =[ 332 1 l)ll(S 2 S ]/(l 1 +l 2 +l 3 ) =[(28 + j13,44)(40 +78) + (22 + j10,56) 78]/(54 +40 +78) =29,19 + j14,01 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đ-ờng dây 1 2 là: 21 S S 1ND - S 1 =29,19 +j14,01-28 j13,44=1,19 + j0,57 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đ-ờng dây NĐ - 2 là: S 2ND = S 2 - S 21 =22 +j10,56 -1,19 -j0,57=20,81 + j10 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đ-ờng dây NĐ - 3 là: S 43 = S 4 = 24 + j11,52 MVA Dòng công suất chạy trên đoạn đ-ờng dây NĐ - 3 là: S 3ND = S 3 + S 4 = 30 + j14,40 +24 + j11,52= 54+ j25,92 MVA Hoàn toàn t-ơng tự cho đoạn đ-ờng dây NĐ - 5 6. Từ đó ta có bảng chọn điện áp định mức của mạng điện trong ph-ơng án 2 là: [...]... Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện 2)Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ phải đảm bảo chất l-ợng của điện năng , đó là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp > Khi chọn sơ bộ các ph-ơng án cung cấp điện có thẻ đánh giá chất l-ợng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong... Từ tính toán các ph-ơng án trên ta có bảng so sánh chỉ tiêu kỹ thuật của các ph-ơng án : Tổn thất điện áp Ph-ơng án 1 2 3 4 5 6,52 9,93 7,72 9,40 12,21 U maxbt,% 13,04 21,46 13,04 15,80 21,42 U maxSC,% Từ bảng số liệu trên ta chọn các ph-ơng án 1 ,3 ,4 để so sánh chỉ tiêu kinh tế Còn các ph-ơng án 2 , 5 vì tổn thất lớn nên bị loại không so sánh chỉ tiêu kinh tế của 2 ph-ơng án này * So sánh chỉ tiêu... sánh chỉ tiêu kinh tế của 3 ph-ơng án 1 , 3 , 4 : Vì các ph-ơng án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu t- vào các trạm hạ áp Chỉ tiêu kinh tế đ-ợc sử dụng khi so sánh các ph-ơng án là các chi phí tính toán hàng năm (Hàm mục tiêu ) , đ-ợc xác định theo công thức sau : Z =( atc + avhđ ) Kđ + A c Trong đó : atc hệ số hiệu quả của vốn đầu t- avhđ... toán hàng năm của ph-ơng án này có giá trị : Z = atc.Kđ + Y = 0,125 157289,6 10 6 + 18895,229 10 6 = 38556,429đ Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các ph-ơng án so sánh : Các chỉ tiêu Ph-ơng án 1 2 3 7,72 9,40 Umaxbt , % 6,52 13,04 15,80 UmaxSC , % 13,04 6 37863,165 38591,25 38556,429 Z.10 (đ) Từ đó ta nhận thấy ph-ơng án 1 là ph-ơng án tối -u - 24 - Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ. .. tính toán Q0, R, X, kVAr 2,54 55,9 200 Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện Ch-ơngV: Tính các chế độ vận hành của mạng điện Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện thiết kế , cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các trạng thái phụ tải cực đại ,cực tiểu và sau sự cố khi phụ tải cực đại Khi xác định các dòng công suất và các tổn thất công suất , ta lấy điện áp... suất điện dung đầu đ-ờng dây bằng : Qcd = Qcc = 2,432 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền vào đ-ờng dây có giá trị là : S N 2 = s' - jQcd =11,262 + j3,929 j2,432 = 11,262 + j1,497 MVA 3) Tính chế độ của đ-ờng dây NĐ - 3 : Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của mạng điện t-ơng tự nh- đ-ờng dây NĐ - 1 Ta có các thông số của đ-ờng dây và máy biến áp : - 35 - Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới... by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện cũng tính hoàn toàn nh- các ph-ơng án trên ta có bảng tổn thất điện áp của các đ-ờng dây trong ph-ơng án này cho bởi bảng sau : Đ-ờng dây U bt , % U SC , % NĐ - 1 4,19 8,38 NĐ - 2 4,76 9,52 NĐ - 3 5,82 11,64 NĐ - 5 9,21 18,42 54 3,00 6,00 56 2,80 5,6 Từ bảng trên ta có tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình th-ờng và tổn thất điện áp lớn nhất trong chế... độ bền cơ của đ-ờng dây đ-ợc đảm bảo nên không cần kiểm tra nữa Để đảm bảo cho đ-ờng dây vận hành bình th-ờng trong các chế độ sau sự cố, cần có điều kiện sau : - 13 - Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện I SC I CP Trong đó : I SC -dòng điện chạy trên đ-ờng dây trong chế độ sự cố I CP -dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn * Tính tiết diện của đ-ờng dây NĐ - 1 : Dòng điện chạy... +0,871 + j 0,833 = 22,992 + j 10,737 MVA Công suất điện dung đầu đ-ờng dây bằng : - 27 - Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện Qcd = Qcc = 2,432 MVAr Công suất từ nhà máy điện truyền vào đ-ờng dây có giá trị là : SN2 s' - jQcd = = 22,992 + j 10,737 j2,432= 22,992 + j 8,305MVA 3) Đ-ờng dây NĐ - 3 : Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của mạng điện nhđ-ờng dây NĐ - 1 Dựa theo các kết quả thu... khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m ( D tb =5m) Đối với các mạng điện khu vực , các tiết diện của dây dẫn đ-ợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là : F= I max J kt Trong đó : I max -dòng điện chạy trên đ-ờng dây trong chế độ phụ tải cực đại, A J kt -mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm 2 Với dây AC và T max =5000h thì J kt =1,1 A/mm 2 Dòng điện chạy trên đ-ờng dây trong . ngành điện việt nam. Hà nội , ngày 11 tháng 09 năm 2005 Sinh viên thực hiện Vũ Quang Tiến Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 2 - Mục lục Ch-ơng I :Cân bằng công suất. điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đ-ờng dây và phát nóng của dây dẫn trong chế độ sau sự cố. Đối với đ-ờng dây 110 KV , để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần. Created by Vũ Quang Tiến HTĐ2-k47 Đồ án l-ới điện - 3 - Ch-ơng i : Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện: ặc điểm rất quan trọng của các hệ thống