Đồ án môn học Lưới điện

CHƯƠNG 1: - PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢINhiệm vụ thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân tíchcác giải pháp, phương án để đảm bảo cũng cấp điện cho các phụ tải v

Trang 1

Trường Đại Học Điện LựcKhoa Hệ Thống Điện

Đồ án môn học Lưới Điện

Họ tên sinh viên : Nguyễn Mạnh Trung

3 4

5

6

7

TGHT

Trang 3

CHƯƠNG 1: - PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI

Nhiệm vụ thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân tíchcác giải pháp, phương án để đảm bảo cũng cấp điện cho các phụ tải với chi phí nhỏ nhất nhưng không làm hạn chế độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuậtcao

Trong 7 hộ phụ tải thì có 5 hộ phụ tải yêu cầu có mức đảm bảo cung cấp điện

ở mức cao nhất (1,4, 5, 6,7) nghĩa là không được phép mất điện trong bất cứ trường hợp nào, vì nếu mất điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm trọng Hai hộ phụ tải còn lại (phụ tải 2 và 3) có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện thấp hơn (hộ loại ba) – là những hộ phụ tải mà việc mất điện không gây hậu quả nghiêm trọng Thời gian sử dụng công suất cực đại của các hộ phụ tải là Tmax = 4500h

Dựa vào bảng số liệu phụ tải, ta có bảng số liệu sau:

Q, MVAr

S, MVA

P, MW

Q, MVAr

Trang 4

CHƯƠNG 2: Cân bằng nguồn và phụ tải Xác định sơ bộ chế độ

làm việc của nguồn

- Đặc điểm quan trọng của hệ thống điện là phải truyền tải điện năng từ nguồncung cấp tới nơi tiêu thụ một cách tức thời, mà không thể tích trữ điện nặng thành số lượng thấy được Tính chất này đặc trưng cho sự đồng bộ hóa 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 điện của

hệ thống cần phải phát ra công suất bằng với công suất tiêu thụ của các hộ thiêu thụ,

kể cả tổn thất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

1.3: Cân bằng công suất tác dụng.

Giả thiết là nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải, do đó

ta có công thức cân bằng công suất tác dụng là

F yc

P = P

trong đó: ΣPF : công suất tác dụng của nguồn phát ra

ΣPyc: công suất tác dụng của nguồn yêu cầumà

 m: Hệ số đồng thời xuất hiện ở các phụ tải

 Σ∆P: tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Lấy Σ∆P=5%ΣPptmax

Trang 5

Vậy

∑PF= ∑Pyc= 185+9,25=194,25 (MW)

Do giả thiết là nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cần cân bằngchúng

1.4: Cân bằng công suất phản kháng.

- Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu công suất phản 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 áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

- Để đảm bảo ổn định điện áp ta cân bằng Q theo công thức sau :

 ΣQptmax : Tổng công suất phản kháng của phụ tải trong các chế độ max

ΣQptmax= ΣPptmax.tanφ= 0,484.185=89,54 MVAr

 Σ∆QBA : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong mạng điện Lấy

 ∑∆QL, ∑∆QC: Tổng tổn thất phản kháng trên đường dây và dung dẫn do đường dây sinh ra và chúng có giá trị tương đương nhau nên có thể tính toán cân bằng công suất là ∑∆QL - ∑∆QC = 0

 ΣQtd, ΣQdt: Tổng công suất tác dụng tự dùng và tổng công suất dự trữ của nhà máy, trong trường hợp này chúng bằng 0

1.5: Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn

Ta xác định sơ bộ chế độ làm việc của các nhà máy điện ở các chế độ phụ tảimax, min Vì ở đây ta xác định sơ bộ nên chưa biết được tổn thất trong mạng điệnnên bỏ qua giá trị này

Trang 6

1.5.1. Khi phụ tải cực đại

Ta có tổng công suất yêu cầu là:

Pyc = ∑Pmax + ∑ΔP =185+9,25=194,25 (MW)

1.5.2. Khi phụ tải cực tiểu

Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại nên ở chế độ này ta có công suât yêu cầulà:

Pyc = ∑Pmin + ∑ΔP = 185.0,5+9,25

=101,75 (MW)

CHƯƠNG 2: Đề xuất phương án nối dây và tính chỉ tiêu kĩ

thuật

2.1: Đề xuất các phương án nối dây

a Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

Các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nốiđiện vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậycung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầucủa các hộ tiêu thụ,thuận tiện

và an toàn trong vận hành,khả năng phát triển trong tương laivà tiếp nhận các phụ tảimới.Các hộ phụ tải loại (I) được cấp điện bằng đường dây hai mạch hoặc mạchvòng,các hộ phụ tải loại (III) được cấp điện bằng đường dây một mạch

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo thuận lợi cho thi công ,vận hành và tính linh hoạt cao

-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Trang 7

Phuong án I.1

1 2

3

ND

Phuong án I.2

1 2 3

ND

Phuong án I.3

1 2

3

ND

Phuong án I.4

1 2 3

Nhóm II:

Trang 8

6

7

ND ND

Phuong án II.1

5

6

7 Phuong án II.2 5

6

7

ND ND

Trang 9

Nhóm III:

4

ND Phuong án III.1

36+12,47j

63,24km

Trang 10

P : Là công suất chuyên trở trên đường dây ( MW ).

L : Là khoảng cách truyền tải (km)

n: là số lộ dây song song

• Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt )

kt

lv kt

U n

Q P

max max

Jkt : Mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2)

Với Tmax= 4000 >4500h Tra bảng ta có Jkt= 1,1 A/mm2

Sau đó dựa vào tiết diện kinh tế đã tính được ở trên ta tiến hành chọn tiếtdiện theo tiêu chuẩn : Fchọn ≥ Fkt

• Kiểm tra tiết diện dây dẫn :

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết diêntiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ bền cơcủa đường dây và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước ,sau sự cố

quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F≥ 70 mm2

trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau:

Icb ≤ k1*k2* Icp

Trong đó: Icb: dòng điện chạy trên đường dây :

Ở chế độ làm việc bình thường: Icb = I lvAmax−i

Trang 11

Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k1=

7070

xq ch

k2: hiệu chỉnh theo hiệu ứng gần; cho bằng k2=1

Nếu như tiết diện dây dẫn đã chọn mà không thoả mãn điều kiện trên thì ta phải tăng tiết diện dây dẫn lên cho đến khi thoả mãn

• Tính tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và khi sự cố nguy hiểm nhất

U

+

100 (%)Trong đó:

+ Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường ∆Umaxbt% (nghĩa là tính tổn thấtđiện áp từ nguồn tới phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tổn thất điện áp lúc sự cốnặng nề nhất ∆Umaxsc% phải thoả mãn các điều kiện sau:

- Lúc bình thường : ∆Umaxbt% ≤ 15%

Trang 12

Phuong án I.1

1 2

3

64,03km

• Tính điện áp định mức trên đường dây

Điện áp định mức tính trên đường dây ND-1 :

1 1

20 4,34 16 4,34 44,72 16 62,1( )

2

ND ND

Trang 13

Tính điện áp trên các đường dây còn lại, ta tiến hành tương tự như trên, kết quảtính toán được ghi lại trong bảng sau:

Dựa theo tiết diện tiêu chuẩn, ta chọn dây dẫn AC – 70

• Kiểm tra tiết diện dây dẫn :

Với dây AC-70 ta có: ro= 0,45Ω/km, xo= 0,42Ω/km và Icp= 265A

o Thoả mãn điều kiện vầng quang

o Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn: Đường dây hai mạch sự cố nặng nềnhất xảy ra là khi đứt một mạch, khi đó:

Trang 14

Tính toán tự tương cho các đường dây còn lại ta được kết quả ghi trong bảng sau:

Đường dây S(MVA) n I lv (A) F kt (mm 2

) F tc (mm 2 ) I sc (A) I cp (A) I ktra (A)

U

+

100 (%)Tính tổn thất điện áp trên đường dây ND-1:

Với dây AC-70 ta có: ro= 0,45Ω/km, xo= 0,42Ω/km, n= 2 và lND-1= 44,72km nên ta có:

ND

x l X

Tổn thất điện áp khi xảy ra sự cố:

∆USC = 2×∆Ubt-max = 2 × 2,45 = 4,9%

Trang 15

X 0 (Ω/km) L (km) R (Ω) X (Ω) ∆U bt % ∆U sc % ∆P

∆UBT-max % = 6,47 < ∆UBT – CP = 15%

∆USC –max% = 4,9 < ∆USC – CP = 20%

Kết luận: Phương án I.1 đạt yêu cầu về kĩ thuật.

Trang 16

 Phương án I.2:

ND

Phuong án I.2

1 2

Công suất chạy từ nguồn điện đến phụ tải 1 là :

SND-1= S1+S2+S3= 20+9,68j+25+12,1j+30+14,25j =75+36,03j MVACông suất chạy trên đoạn 1-2 là:

S1-2= S2 +S3= 25+12,1j+30+14,25j =55+26,35j MVA

Công suất chạy trên đoạn 2-3 là: S2-3= S3= 30+ j14,25 MVA

Tính toán tương tự phương án 1, ta có các số liệu ghi trong bảng sau:

Trang 17

• Chọn tiết diện dây dẫn

Đường

dây S(MVA) n I lv (A) F kt (mm 2

Nhận xét: Do mạng điện chỉ có 1 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại III mà ta phải

sử dụng loại dây dẫn có tiết diện lớn như thế này sẽ gây tốn kém chi phí mua vật liệu và lắp đặt, cho nên phương án này không được khả thi ngay từ đầu, do đó ta

sẽ loại phương án này

ND

Phuong án I.3

1 2

3

64 ,03 km

44,7 2km

Trang 18

Công suất chạy từ nguồn điện đến phụ tải 3 là :

0 (Ω/km) L (km) R (Ω) X (Ω) ∆U bt % ∆U sc % ∆P ND-1 AC120 2 0,27 0,423 44,72 6,037 9,458 3,95 7,90 1,247

Trang 19

ND

Phuong án I.4

1 2

60 ,8 3k m

Trang 20

Kết luận: Phương án I.4 đạt yêu cầu về kĩ thuật

b) Nhóm 2: Với sự xuất hiện của 3 phụ tải loại I Ta sẽ phải sử dụng dây kép để

đi dây cho hợp lí

 Phương án II.1: Cũng tính toán như các phương án nhóm 1 ta có:

Trang 21

F tc (mm 2 ) I sc (A) I cp (A) I ktra (A)

Trang 22

dây Loại dây n R

0 (Ω/km) X

0 (Ω/km) L (km) R (Ω) X (Ω) ∆U bt % ∆U sc % ∆P

18+8,712j

24+11,616j

32+15,488j

42,43km

Trang 23

Trang 24

50 km

36 ,06 km

Trang 25

0 (Ω/km) X

0 (Ω/km) L (km) R (Ω) X (Ω) ∆U bt % ∆U sc % ∆P

18+8,712j

24+11,616j

42,43km

32+15,488j

Xét mạch kín: ND-5-6:

Trang 26

Mach kín ND-5-6

60km

42,4 3km

18+8,712j

24+11,616j

42 ,4 3k m

Trang 27

o Chọn tiết diện dây dẫn cho các đoạn, ta có bảng sau:

Và sự cố xảy ra nặng nề nhất khi đứt đoạn ND – 6, do đó ta chỉ xét sự cố xảy

ra khi đứt đoạn ND – 6 Khi đó:

Vì điểm 5 là điểm phân công suất, nên sự cố sẽ xảy ra nặng nề nhất đứt đoạn dây từ

ND – 6, vì khi đó đoạn 5 – 6 sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải S6 Hay

ra khi đứt đoạn ND – 6

Trang 28

Vậy các dây đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng và vầng quang,

• Tính tổn thất trên đường dây:

X 0 (Ω/km)

L (km) R (Ω) X (Ω)

∆U bt

% ∆U sc % ∆P ND-5 AC120 1 0,27 0,423 42,43 11,456 17,948 3,41 0,490

Trang 29

24+11,616j

42 ,4 3k m

- Khi đứt đoạn N-6, tổn thất điện áp trên đoạn N-5 bằng:

∆UN-5-6 sc% = 6,99%+ 5,58% = 12,57%

Trang 30

42 ,4 3k m

- Trong trường hợp đứt đoạn N-5, tổn thất điện áp trên đoạn N-6 bằng:

110 9,89%

∆Ubt-max % = 3,41+0,58+5,07= 9,06% < ∆Ubt – CP = 15%

∆Usc –max% = 14,079% < ∆Usc – CP = 20%

Trang 31

 Phương án II.5:

ND6

7

60km

50km24+11,616j

32+15,488j

36,06km

18+8,712j 42,4

3km

Xét mạch kín: ND-6-7:

ND6

Trang 32

• Chọn tiết diện dây dẫn và tính dòng sự cố:

o Chọn tiết diện dây dẫn cho các đoạn, ta có bảng sau:

ra khi đứt đoạn ND – 7 Khi đó:

Trang 33

Vì điểm 7 là điểm phân công suất, nên sự cố sẽ xảy ra nặng nề nhất đứt đoạn dây từ

ND – 7, vì khi đó đoạn 6 – 7 sẽ phải gánh toàn bộ phụ tải S7 Hay

Vậy các dây đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng và vầng quang

• Tính tổn thất trên đường dây:

Ta có bảng tổng hợp một số dữ kiện sau:

Trang 34

0 (Ω/km) X

0 (Ω/km) L (km) R (Ω) X (Ω) ∆U bt % ∆U sc % ∆P ND-5 AC70 2 0,45 0,44 42,43 9,547 9,335 2,09 0,316

- Khi đứt đoạn N-7, tổn thất điện áp trên đoạn N-6 bằng:

Trang 35

∆Ubt-max % = 2,09+5,19+0,26= 7,54% < ∆Ubt – CP = 15%

∆Usc –max% = 15,27%< ∆Usc – CP = 20%

Kết luận: Phương án II.5 đạt yêu cầu về kĩ thuật.

c) Nhóm 3: Với chỉ 1 phụ tải loại I Ta sẽ phải sử dụng dây kép để đi dây cho hợp

Ta có:

S4 = 36+17,424j

Trang 36

Ta cũng có các bảng sau:

Chọn điện áp định mức:

Đường dây n l(km) S(MVA) P(MW) U(kV) U dm (kV)

Kết luận: Phương án của nhóm III.1 đạt yêu cầu về kĩ thuật.

CHƯƠNG 3: Tính chỉ tiêu kinh tế

3.1: Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế

Khi tính toán, thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.Mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kỹ thuật thường mâu thuẫn nhau, một lưới điện có chỉ tiêu kỹ 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 phứctạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp.Vì vậy việc đánh giá tính toán chỉ tiêu kinh tế ,kỹ thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu về kỹ thuật, hợp

lý về kinh tế

Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:

Z = (atc + avh).V + ∆A.c (1)Trong đó :

Z: là hàm chi phí tổn thất hàng năm (đồng).

Trang 37

tc tc

T

a = 1

Ttc: thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, ở đây lấy Ttc = 8 năm

→ atc = 0,125

avh: hệ số thể hiện chi phi hàng năm cho sửa thường kỳ đường dây hàng năm,

lương công nhân,…,ở đây lấy avh = 4% =0,04

V: vốn đầu tư xây dựng đường dây;

V = x.V0i.li

Trong đó :

V0i: chi phí cho 1 km đường dây nhánh thứ i, tiết diện F i (đ/km)

li: chiều dài đường dây ,(km);

Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép x=1,6

∆A: tổn thất điện năng , (kWh)

∆A = Σ∆Pi max×τ

∆Pi max: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại, kW

i dm

i i dm

i i

U

S R U

Q P

2 2

max 2 max 2

∆

∆P: tổn thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW)

τ: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải

được tính bằng công thức:

τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) Trong đó nếu như đường dây có nhiều phụ tải, nhưng thời gian sử dụng côngsuất của phụ tải có giá trị khác nhau, khi đó thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất trungbình Tmaxtb được xác định theo công thức sau:

ax ax 1

=

∑

c :giá điện năng tổn thất 1000(đ/kWh);

Dự kiến các phương án dùng đường dây trên không (2 mạch đối với phụ tải loại I vàmạch đối với phụ tải loại III) được đặt trên cùng cột bê tông cốt thép

Bảng tổng hợp giá đầu tư cho đường dây trên không điện áp 110kV đối vớicột bê tông cốt thép như sau:

Thông suất vốn đầu tư đường dây cao áp:

(theo bảng 29.pl.giáo trình Cung Cấp Điện)

Trang 38

Loại dây AC-70 AC-95 AC- 120 AC- 150 AC- 185 AC- 240 AC-300

Ta có bảng kết quả tính vốn đầu tư xây dựng trạm điện như sau:

C i ×10 6 (đ/km)

V i ×10 9 (đ)

Tổng tổn thất công suất trong mạng điện ∑∆P = 2,173 MW

Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm điện Vd = ∑Vi = 216,152×109đ

Với cả 3 phụ tải đều có T=4000h, thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Đường dây Loại dây n (km) L C

i ×10 6 (đ/km) V

i ×10 9 (đ) (MW) ∆P (h) τ MVA.h ∆A Zx10

9 (đ)

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	2,15 MB

Đồ án môn học Lưới điện

Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế

Chi phí vận hành hàng năm