TÍNH TOÁN CÁC TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Trờng đại học bách khoa Hà Nội Lời nói đầu Nớc ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá,ngành điện phải đợc u tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu phát triển kink tế. Trong quá trình phát triển kinh tế phụ tải điện phát triển ngày càng nhanh đòi hỏi phải quy hoạch và xây dựng mới mạng điện. Đồ án môn học lới điện giúp sinh viên áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế một mạng điện khu vực, từ đó giúp sinh viên hiểu sâu sắc hơn những kiến thức lý thuyết đã học. Đồng thời đây là bớc đầu tập dợt để có kinh nghiệm trong đồ án tốt nghiệp sau này.Tuy nhiên,do lần đầu làm đồ án và thời gian có hạn nên không tránh khỏi sai sót, em rất mong đợc sự nhận xét và góp ý của thầy. Trong quá trình làm đồ án em rất biết ơn các thầy trong bộ môn hệ thống điện, em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Đạm đã hớng dẫn em hoàn thành đồ án này. Sinh viên: Nguyễn Trung Kiên Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 1 Trờng đại học bách khoa Hà Nội Mục lục Lời nói đầu 1 Mục lục 2 chơng i 3 Cân băng công suất tác dụng 3 và phản kháng trong mạng điện 3 Chơng II 6 chọn phơng án tối u 6 Chơng iii 21 So sánh về kinh tế CHọN PHƯƠNG áN HợP Lý NHấT 21 CHƯƠNG IV 25 Chọn số lợng ,công suất các MBA và các sơ đồ trạm ,sơ đồ mạng điện 25 CHƯƠNG V 30 Dung lợng bù kinh tế theo điều kiện phí tổn tính toán hàng năm bé nhất 30 CHƯƠNH VI 35 Tính toán các trạng thái vận hành của lới điện Cân bằng công suất phản kháng 35 CHƯƠNG VII 53 Tính tổn thất điện áp chọn ph ơng thức điều chỉnh điện áp hợp lý 53 chơng viiI 71 tính chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện 71 Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 2 Trờng đại học bách khoa Hà Nội chơng i Cân băng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện- I.Cân bằng công suất tác dụng. Đặc biệt của sản xuất điện năng là tại mọi thời điểm yêu cầu của sự cân ibằng giữa tổng lợng điện năng phát ra và tổng lợng điện năng tiêu thụ .Vì vậy khi bắt đầu thiết kế mạng cần phải kiểm tra điều kiện cân băng công suất để sơ bộ đánh giá khả năng cung cấp của nguồn trớc yêu cầu của phụ tải Giả thiết nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho mạng điện. +++== . tdtdmdptycF PPPPmPP Trong đó: : F P tổng công suất phát. yc P tổng công suất yêu cầu. m: hệ số đồng thời. pt P : tổng công suất các phụ tải MWPPPPPPP pt 186262428323640 65432 1 =+++++=+++++= === MWPP pt o md 3,9186. 100 5 5 .0 : td P tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện, đối với mạng điện = .0 td P : dt P tổng công suất dự trữ của hệ thống, = 0 dt P do đó MWPP ycF 3,1953,9186 =+== II.Cân bằng công suất phản kháng Cânbằng công suất tác dụng trớc tiên để giữ tần số ổn định . Còn để giữ điện áp ổn định cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. QF = Qyc FFF tgPQ = : Tổng công suất phản kháng của nguồn phát với .85,0cos = F 62,0= F tg 12162,0.3,195 == F Q MVAR Tổng công suất phản kháng mà hệ thống tiêu thụ là: Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 3 Trờng đại học bách khoa Hà Nội ++++= .)( dttdcLbaptmyc QQQQQQmQ Q L : Tổng tỏn thất công suất phản kháng trên đờng dây Q C : Tổng tổn thất công suất do điện dung của các đờng dây sinh ra (Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết Q L =Q C ) Q dt : Tổng công suất phảne kháng dự trữ(lấy = 0) Q td : Tổng công suất phản kháng tự dùng(lấy = 0) => Q yc =mQ ptm + Q ba Q ptm = Tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại Q ptm = 6 1 i Q Q ptm = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 = P 1 tg 1 + P 2 tg 2 +P 3 tg 3 + P 4 tg 4 + P 5 tg 5 +P 6 tg 6 =tg F .P ptm = 0,62.186 = 112,84 (MVAr) Q ba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp Q ba = 15%Q pt = 15%.112,84 = 16,926 (MVAr) Q yc =112,84 + 16,926 = 129,766 (MVAr) Ta thấy Q ycm >Q F .Nên phải bù sơ bộ dựa trên nguyên tắc u tiên bù cho các hộ ở xa , cos thấp (là hộ 5 ,6) và bù đến cos = 0,95 .Lợng công suất còn lại ta bù cho những hộ ở gần kế tiếp hộ vừa bù , cos cao hơn (hộ 4) Nh vậy ta có : Tổng lợng công suất bù: Q bu = Q yc -Q F = 129,766 121 = 8,766 Hộ 4: cos 5 = 0,95 => tg 5 =0,33 Q b5 = Q 5 Q 5 =28.0,62 0,33.28 = 8,12 (MVAr) Còn lại lợng công suất Q =8,766-8,12 = 0,646 (MVAr) Q b6 = Q 6 Q 6 Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 4 Trờng đại học bách khoa Hà Nội Q 6 = Q 6 Q b6 = 25.0,62 3,65 = 11,85 (MVAr) Vậy tg = Q 4 /P 4 = 11,85/28 = 0,423=> cos = 0,92 Ta có bảng sau: Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 STT Hộ 1 Hộ 2 Hộ 3 Hộ 4 Hộ 5 Hộ 6 P max (MW) 40 36 32 28 24 26 Q maxtb (MVAr) 12,4 18,6 24,8 21,7 15,5 15,5 Q b (MVAr) 0 0 0 0 7,25 3,65 Q maxsb (MVAr) 12,4 18,6 24,8 21,7 8,25 11,85 Cos (trớc bù) 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 Cos (saubù) 0,85 0,85 0,85 0,92 0,95 0,95 5 Trờng đại học bách khoa Hà Nội Chơng II chọn phơng án tối u A)Cơ sở lý thuyết. Để phân tích phơng án thì chủ yếu dựa vào hai chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế , và muốn so sánh chặt chẽ phải thực hiện tính toán cụ thể.Việc này sẽ mất nhiều thòi gian nếu có phơng án để ra quá nhiều.Vì vậy sau khi vạch ra đợc các phơng án ,ta sẽ phan tích sơ bộ để loại bỏ một số phơng án và giữ lại vài phơng án để tính toán cụ thể ,so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật.Nhng phải đảm bảo đủ các điều kiện tối u theo chỉ tiêu kỹ thuật kinh tế sau: + Đảm bảo an toàn cung cấp điện đúng theo yêu cầu của phụ tải + Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thờng + Tổn thất điện áp lúc sự cố nguy hiểm nhất + Phát nóng dây dẫn lúc sự cố I.Tính toán lựa chọn điện áp định mức của mạng Lựa chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong thiết kế mạng điện,bởi vì chỉ có điện áp ảnh hởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kỹ thuật kinh tế của mạng điện thiết kế. Trị số điện áp lớn sẽ nâng cao khả năng tải của đờng dây,làm giảm tổn thất điện áp và điện năng,giảm chi phí kim loại song lại làm tăng giá thành đ- ờng dây và các thiết bị khác. Trong tính toán sơ bộ xác định điện áp định mức ta có thể sử dụng công thức kinh nghiệm: PLU i .1634,4 += Khi diện áp tính đợc năm trong khoảng 66 đến 170kV ta chọn giá trị U đm = 110kV II.Xác định tiết diện dây. _ Dự kiến chọn dây AC có D tb = 5m _ Chọn dây dẫn theo J kt (mật độ dòng điện của dây dẫn): F i = I i /J kt dm ii i Um QP I 3 22 + = Trong đó : F i : Tiết diện dây dẫn [mm 2 ] I i : Dòng nhánh cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện[A] m: Số đờng dây trên mỗi nhánh S i = P i + Q i : Công suất truyền tải trên đờng dây đang xét Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 6 Trờng đại học bách khoa Hà Nội Tra bảng phụ lục với dây dẫn AC và T max = 5000h, ta có J kt = 1,1 (A/mm 2 ) Ngoài ra ta còn phải quan tâm đến các điều kiện chọn dây sau: + Chọn theo dòng điện lớn nhất cho phép + Chọn theo phát nóng dây dẫn khi ng n mạch + Chọn dây dẫn đờng dây trên không theo độ bền cơ học + Chọn dây dãn theo điều kiện vầng quang + Chọn dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp Theo điều kiện vầng quang điện ta có đợc tiết diện tối thiểu của dây dẫn: U = 110KV F min = 70 mm 2 (dây AC) U = 120KV F min = 120 mm 2 (dây AC) III. Xác định tổn thất điện áp Khi vận hành bình thờnh với phụ tải cực đại. 100 2 0 0 dm imiimi U XQRP U + = Trong đó : P mi ,Q mi : công suất cực đại nhánh thứ i R i ,X i : giá trị điện trở và điện kháng của nhánh thứ i U dm : điện áp định mức của mạng Khi sự cố nặng nề (nhánh truyền tải nối trực tiếp với nguồn bị đứt một dây).Lúc đó dây còn lại phải tải một lợng công suất gấp đôi lúc vận hành bình thờng.Theo công thức tổn thất điện áp,ta nhận thấy điện áp tổn thất ở nhánh sự cố t ng gấp đôi so với khi không có sự cố. B) Lựa chọn phơng án và tính toán chi tiết. I .Phơng án I 1. Sơ đồ nối dây. Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 7 O 5 4 6 3 2 1 Trờng đại học bách khoa Hà Nội Thông số của sơ đồ nối dây. Đoạn 0-1 0-2 0-3 1-6 2-5 3-4 P max (MW) 66 60 60 26 24 28 Q max (Mvar) 40,92 37,2 37,2 16,12 14,88 17,36 S max (MVA) 77,66 70,596 70,596 30,6 28,24 23,8 L(km) 64,03 90,22 53,85 90,55 64,031 50 2.Tính điện áp danh định cho hệ thống. Điện áp danh định của hệ thống đợc xác định theo công công thức kinhnghiệm iii PLU .16.43,4 += L i :chiều dài đoạn thứ i,km P i :công suất tác dụng chạy trên đoạn đờng dây thứ i,MW Từ công thức trên ta có kVU 77,13360.1622,90.43,4 2 =+= kVU 98,15260.1684,53.43,4 3 =+= kVU 16,9326.1655,90.43,4 4 =+= kVU 91,9225.1655,90.43,4 5 =+= kVU 87,9828.1650.43,4 6 =+= Vây ta chọn điện áp danh định của lới điện là 110kV 3. Xác định tiết diện dây dẫn của các đoạn đờng dây. -Dự kiến dùng dây AC,cột thép,D tb =5m. -Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn. Tra phụ lục trong giáo trìnhMạng lới điện với dây AC và T max =5000h ta đợc J kt =1,1A/mm2. Dòng điện chạy trên các đoạn đờng dây đợc tính theo công thức. Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 8 Trờng đại học bách khoa Hà Nội )(63,13410 11032 3,51 10 32 33 01 01 A U S I dm === )(122 1,1 62,134 2 01 01 mm J I F kt === =>Chọn dây dẫn AC-120 có AI cp 380= Trong chế độ sự cố(khi cất một mạch của đờng dây )dong điện trên đờng dây còn lạilà: cpsc IAII <=== )(2,2696,134.2.2 01 Tính tơng tự đối với các lôl còn lại ta có bảng thống kê ta có 4.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố. Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây đợc tính theo công thức ( ) 100. 2 0 0 dm iiii i U XQRP U + = Trongđó: P I ,Q I :Công suất tác dụng vàphản kháng chạy trên đoạn thứ i. R I ,X I :điện trở và điện kháng của đoạn thứ i Chỉ tiêu kĩ thuật: 0 0 0 0 ã 1510 ữ= btm U Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 Đoạn 0-1 0-2 0-3 1-6 2-5 3-4 L,km 64,03 90,22 53,85 90,55 64,031 50 I (A) 134,6 161,8 231,5 72,9 68,3 108 F tt ,mm 2 122,3 147 210 66,3 62,13 98,2 Loại dây AC-120 AC-150 AC-240 AC-70 AC-70 AC-95 r 0 ,/km 0,27 0,21 0,13 0,46 0,46 0,33 x 0 ,/km 0,423 0,416 0,396 0,44 0,44 0,429 b 0 ,10 -6 S/km 2,69 2,74 2,86 2,58 2,58 2,65 R, 7,6 7,35 2,76 14 13,4 9,6 X, 12 14,5 8,4 13,4 12,8 12,5 B/2.10 -6 S 152,2 191,8 121,3 156,9 150,4 154,5 9 Trờng đại học bách khoa Hà Nội 0 0 0 0 max 2015 ữ= sc U *Đoạn 0-1-6 0 0 2 2 1616161601010101 016 45,9100. 110 4.13.9,1114.2512.3,246,7.66 100. 0 0 = +++ = +++ = dm bt U XQRPXQRP U Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-1. 0 0 2 2 1616161601010101 016 68,14100. 110 4,13.9,1114.2512.3,24.26,7.45.2 100. 2 2 0 0 = +++ = +++ = dm scsc sc U XQRPXQRP U Khi đứt 1 dây trên đoạn 1-6: 2 1616161601010101 016 22 0 0 dm sc U XQRPXQRP U +++ = 0 0 2 16 66,13 110 4,13.9,11.214.25.212.3,2465,7.45 0 0 = +++ = sc U Đoạn 0-2-5: 2 2525252502020101 max dm bt U XQRPXQRP U +++ = 0 0 2 025 2,10 110 8,12.25,84,13.255,14.85,2635,7.55 0 0 = +++ = bt U Tổn thất khi đứt 1 dây trên đoạn 0-2: 2 2525252502020202 025 22 0 0 dm sc U XQRPXQRP U +++ = 0 0 2 025 75,16 110 8,12.`25,845,13.255,14.85,26.235,7.55.2 0 0 = +++ = sc U Tổn thât khi đứt 1 dây trên đoạn2-5: 2 2525252502020202 025 22Ư 0 0 dm sc U XQRPXQRP U +++ = 0 0 2 025 84,13 110 8,12.25,8.245,13.25.25,14.85,2635,7.55 0 0 = +++ = sc U Đoạn 0-3-4: Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 10 [...]... lợng ,công suất các MBA và các sơ đồ trạm ,sơ đồ mạng điện I Chọn số lợng MBA Vì các phụ tải đều là các hộ tiêu thụ loại 1 nên mỗi trạm đều có 2MBA làm việc song song II Chọn công suất các MBA Dựa vào công suất các phụ tải và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải ta sử dụng các MBA 2 cuộn dây điều chỉnh điện áp dới tải Các MBA có Ucdm=115kV,dải điều chỉnh Uđc=9.1,78.Ucđm Công suất định mức của các MBA... kết sau khi tính Qb Phụ tải Pmax Qmax(trớc bù) Qb Qmax(sau bù) cos(sau bù) 1 40 12,4 2,847 9,553 0,95 2 3 36 32 18,6 24,8 8,22 0,193 10,38 24,6 0,95 0,95 Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 4 28 21,7 10,2 11,5 0,95 5 24 15,5 7,283 8,217 0,95 6 26 15,5 7,283 8,217 0,95 34 Trờng đại học bách khoa Hà Nội CHƯƠNH VI Tính toán các trạng thái vận hành của lới điện Cân bằng công suất phản kháng I .Tính toán chi tiết... cấp MBA trong các trạm biến áp Lởp biẻu thức tính toán công suát bù theo điều kiện phí tổn tính toán hàng năm bé nhất Trong quá trình tính toán Qb ta quy ớc : + Không xét đén tổn thất Pfe trong MBA vì nó ảnh hởng ít đến Qb + Không xét đến thành phần tổn thất tác dụng do P gây ra vì nó cũng ít ảnh hởng đến Q + Không xét công suất từ hoá MBA và công suất do điện dung của đờng dây sinh ra Khi tính Z3 ngoài... tìm đợc Qbt kinh tế + Z1=k0 Qbi Z1 Là chi phí tính toán cho việc đầu t thiết bị bù K0 -suất đầu t 1 đơn vị công suất bù, K0=150.103đ/kVAr=150.106đ/MVAr Z2= P0 Qbi C0 : Chi phí tổn thất điện trên thiết bị bù Trong đó: P0 :suất tổn hao công suất tác dụng trên 1 đơn vị công suất bù, P0 =0,005MW/MVAr C0 :suất đầu t cho 1đơn vị công suất đặt trong nhà máy điện, C0=15.109đ/MW Z3 = ( Q Qb ) 2 Vậy Z =(K0+P0.C0).Qb+... 53,85 123,5 380 112,3 AC-120 0,27 0,423 2,84 8,21 12,9 191,8 4 .Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây đợc tính theo công thức: U i 0 0 = ( P R i i U + Qi X i ) 2 dm 100 Trongđó: PI,QI :Công suất tác dụng v phản kháng chạy trên đoạn thứ i RI,XI: điện trở và điện kháng của đoạn thứ i Chỉ tiêu kĩ thuật: U mãbt = 10 0 0 ữ 15 0... trình tính toán kỹ thuật ta đã có các phơng án 1,3,4 đạt chỉ tiêu kỹ thuật ta tiến hành so sánh về mặt kinh tế nhờ tính toán chi phí hang nm Z tìm Z min để đa ra phơng án hợp lý nhất.Giả thiết các phơng án có cùng số lợng MBA ,dao cách ly máy cắt điện Hàm chi phí Z đợc tính theo công thức Z = ( a vh + atc ).K d + A.C Trong đó: avh:hệ số vận hành, avh=0,04 atc:hệ số tiêu chuẩn,atc=0,125 C:giá 1kW điện. .. vào công suất cực đại của các phụ tải và phải thoả mãn điều kiện nếu nh 1 trong 2máy dừng làm việc thì MBA còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ công suất cho các hộ loại 1 và loại 2 Đồng thời khi chọn công suất MBA cần biết đến khả năng quá của MBA còn lại khi 1MBA bị sự cố gọi là quá tải sự cố Hệ số quá tải K=1,4 trong 5 ngày đêm và mỗi ngày đêm không quá 6 giờ Khi bình thờng các MBA làm việc với công suất. .. Thông số của sơ đồ nối dây Đoạn S mã (MVA) Qmax(MVar) L(km) 0-1 23,53 12,4 56,57 0-2 35,29 18,6 70 0-3 47,06 24,8 42,43 0-4 41,18 21,7 100 0-5 26,32 8,25 123,69 0-6 27,78 11,9 104,4 2 .Tính điện áp danh định của hệ thống Điện áp danh định của hệ thống đợc xác định theo công công thức kinhnghiệm U i = 4,43 Li + 16.Pi Li:chiều dài đoạn thứ i,km Pi :công suất tác dụng chạy trên đoạn đờng dây thứ i,MW Từ công. .. số của sơ đồ nối dây Đoạn 0-1 Smax(MW) 86,6 Qmax(MVar) 42,9 L(km) 56,57 1-2 35,29 18,6 50 1-6 27,78 11,9 60,82 0-3 88,24 46,5 42,434 3-4 41,19 21,7 58,31 0-5 26,32 8,25 123,69 2 .Tính điện áp danh định của hệ thống Điện áp danh định của hệ thống đợc xác định theo công công thức kinh nghiệm U i = 4,43 Li + 16.Pi Li:chiều dài đoạn thứ i,km Pi :công suất tác dụng chạy trên đoạn đờng dây thứ i,MW Từ công. .. >> Các lộ dây điêu ngắn hơn 80km nên ta dùng sơ đồ cầu: > 28 Trờng đại học bách khoa Hà Nội 4.Sơ đồ mạng điện Nguyễn Trung Kiên HTĐ 3-K45 29 Trờng đại học bách khoa Hà Nội CHƯƠNG V Dung lợng bù kinh tế theo điều kiện phí tổn tính toán hàng năm bé nhất Để giảm công suất phản kháng trên đờng dây ta tiến hành bù tại phụ tải Dung lợng bù kinh tế cho các hộ đặt ở . Nội chơng i Cân băng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện- I .Cân bằng công suất tác dụng. Đặc biệt của sản xuất điện năng là tại mọi thời điểm yêu cầu của sự cân ibằng giữa tổng lợng điện. suất các MBA và các sơ đồ trạm ,sơ đồ mạng điện 25 CHƯƠNG V 30 Dung lợng bù kinh tế theo điều kiện phí tổn tính toán hàng năm bé nhất 30 CHƯƠNH VI 35 Tính toán các trạng thái vận hành của lới điện. MWPP pt o md 3,9186. 100 5 5 .0 : td P tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện, đối với mạng điện = .0 td P : dt P tổng công suất dự trữ của hệ thống, = 0 dt P do đó MWPP ycF 3,1953,9186 =+== II .Cân bằng công suất phản kháng Cânbằng