Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 1 - Lời mở đầu Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp, g như trong đời sống sinh hoạt của con người. Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với sự tăng trưởng không ngừng của nền kinh tế quốc dân, hệ thống điện Việt Nam ngày càng phát triển mạnh mẽ cả về quy mô và chất lượng cung cấp điện. Hệ thống điện bao gồm các Nhà máy điện trạm biến áp, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nên có những tính chất vô cùng phức tạp, điều đó thể hiện ở tính đa chỉ tiêu của nó và sự biến đổi, phát triển không ngừng. Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương nói riêng và toàn quốc nói chung, đồng thời đảm bảo được ecác chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra. Đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Hệ thống điện thông qua việc tính toán thiết kế l- ưới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã được học tại truờng và xây dựng cho mỗi sinh viên những kỹ năng cần thiết trong quá trình thiết kế lưới điện. Đồ án tốt nghiệp này gồm 2 phần: Phần 1: Thiết kế lưới điện cao áp Phần 2: Thiết kế cơ khí đường dây Vì thời gian và kiến thức có hạn, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai xót. Kính mong sự chỉ bảo góp ý của thầy, cô trong bộ môn để bản đồ án của em được tốt hơn. Qua bản đồ án tốt nghiệp này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Đức Thuận đã giúp em hoàn thành đồ án và các thầy cô giáo trong khoa Hệ Thống Điện cùng các thầy cô giáo trong trường Đại Học Điện Lực đã giúp đỡ em tận tình trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 16 tháng 10 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Văn Dũng Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 2 - PHẦN I. THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 3 - CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI Thiết kế mạng điện là đưa ra phương án nối dây hợp lý nhất nhằm đạt yêu cầu về mặt kinh tế và kỹ thuật, đáp ứng tốt được các nhu cầu của phụ tải và hệ thống. Để đưa ra được phương án hợp lí do đó người thiết kế cần phải có sự tổng hợp, đánh giá về nguồn cung cấp và phụ tải tiêu thụ. Trên cơ sở nắm vững được các đặc điểm của chúng như số nguồn điện, đặc điểm nguồn phát, công suất phát kinh tế, công suất phát định mức, công suất phụ tải yêu cầu tính chất phụ tải, mức độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng, để từ đó đưa ra phương thức tính toán, lựa chọn hợp lý và phương thức vận hành của mạng điện mình thiết kế, đảm bảo sao cho mạng điện vận hành kinh tế, an toàn tin cậy. 1. Phân tích nguồn Hệ thống được có 2 nguồn điện cung cấp là hệ thống và nhà máy nhiệt điện. 1.1. Hệ thống điện Hệ thống có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất bằng 0,85. Vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Mặt khác, vì HT có công suất vô cùng lớn nên công suất phản kháng và công suất dự trữ sẽ lấy từ hệ thống. 1.2. Nhà máy nhiệt điện Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 60 MW + Công suất đặt P NĐ = 4.60 = 240 MW + Hệ số công suất cosφ = 0,9; + Điện áp định mức: 10,5 kV Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng 70-90%P đm. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80%P đm , nghĩa là: P NĐ = P kt = 80%P đm Ta dự kiến: + Trong chế độ phụ tải cực đại: Cho 4 tổ máy làm việc: P kt = P NĐ = 4.0,8.60 =192 (MW) + Trong chế độ phụ tải cực tiểu, phát 70%P đm , nghĩa là tổng công suất phát của NĐ bằng : P kt = P NĐ = 4.0,7.60 = 168 (MW) 2. Phụ tải Trong hệ thống điện có 10 phụ tải :7 phụ tải loại I,3 phụ tải loại 3, có hệ số cos = 0,85. Điện áp định mức của mạng phía hạ áp là 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. Các phụ tải hầu hết đều phân bố tập trung xung quanh các nguồn điện. Một phần phụ tải nhận công suất từ nhà máy nhiệt điện, phần còn lại nhận từ hệ thống. Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu được biểu diễn trong bảng sau: Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 4 - Phụ tải max P (MW) max Q (MVAr) min P (MW) min Q (MVAr) max S (MVA) min S (MVA) 1 30 18,59 21 13,01 35,29 24,71 2 32 19,83 22.4 13,88 37,65 26,35 3 28 17,35 19,6 12,15 32,94 23,06 4 38 23,55 26,6 16,49 44,71 31,29 5 23 14,25 16,1 9,98 27,06 18,94 6 25 15,49 17,5 10,85 29,41 20,59 7 27 16,73 18,9 11,71 31,76 22,24 8 29 17,97 20,3 12,58 34,12 23,88 9 31 19,21 21,7 13,45 36,47 25,53 10 33 20,45 23,1 14,32 38,82 27,18 Tổng 296 183,44 207,2 128,41 348,24 243,76 Bảng 1.1- Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong các chế độ cực đại, cực tiểu 3. Sơ đồ địa lý Sơ đồ bố trí nguồn điện và các phụ tải được thể hiện trong hình dưới. Mỗi ô vuông có kích thước 10x10 km. Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 5 - CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH Đặc điểm đặc biệt của ngành sản xuất điện là điện năng do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất ra cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải. Cân bằng công suất trong hệ thống điện trước hết là xem xét khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống điện có cân bằng hay không. Sau đó định ra phương thức vận hành cho từng nhà máy điện trong hệ thống ở các trạng thái vận hành khi phụ tải cưc đại, cực tiểu và chế độ sự cố. Dựa trên sự cân bằng công suất của từng khu vực, đặc điểm và khả năng cung cấp của từng nguồn điện. Trong hệ thống điện, chế độ vận hành ổn định chỉ có thể tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng. - Cân bằng công suất tác dụng để giữ ổn định tần số trong hệ thống điện. - Cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống điện nhằm ổn định điện áp toàn mạng. - Sự mất ổn định về điện áp cũng làm ảnh hưởng đến tần số trong toàn hệ thống và ngược lại. 1. Cân bằng công suất 1.1. Cân bằng công suất tác dụng Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng: F yc pt max td dp P P m P P P P         (2.1) Trong đó: F P  - tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện và hệ thống m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại(m = 1). ptmax P  - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại. P- tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy P = 5%P max td P - tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt trong nhà máy. dp P - tổng công suất tác dụng dự trữ trong mạng ( dp P = 0) F ND HT P P P    Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1 bằng: pt max P  =296 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị : pt max P 5% P    = 0,05.296 = 14,8 MW Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng : td ND P 10%P  = 0,1.4.60= 24 MW Tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện: ND P = 4.60 = 240 MW Công suất tác dụng của hệ thống: HT yc ND P P P   = 296+14,8+24-240=94,8 MW Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 6 - 1.2. Cân bằng công suất phản kháng Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng: ND HT bu yc pt max L C B td dp Q Q Q Q m Q Q Q Q Q Q              (2.2) Trong đó: ND Q - tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra. HT Q - công suất phản kháng do HT cung cấp. bu Q - công suất phản kháng cần bù cho HT. ptmax Q  - tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải. L Q   - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện. C Q  - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi tính sơ bộ lấy L C Q Q      . b Q   - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy b ptmax Q 15% Q    . td Q - Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. td Q - Công suất phản kháng dự trữ trong mạng Như vậy tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra: ND ND ND Q P .tan 240.0,75 180MVAr     Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp: HT HT HT Q P .tan 94,8.0,62 58,78MVAr     Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo Bảng 1-1: ptmax Q 183, 44MVAr   Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp: b pt max Q 15% Q 15% 183,44 27,52MVAr        Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị: Với cosφ td = 0,75 ta có: td td td Q P .tan 24.0,88 21,12MVAr     Như vậy tổng công suất phản kháng cần bù cho hệ thống: bù yc ND HT Q Q (Q Q ) 183, 44 27,52 21,12 (180 58, 78) 6, 7 MVAr           Nhận xét Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ, vì vậy không cần bù cưỡng bức công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. 2. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện 2.1. Chế độ phụ tải cực đại Công suất phát kinh tế của nhà máy: kt P 80% 4 60 192MW     Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy: td ND P 10%P 10% 240 24MW     Công suất phát lên lưới của nhà máy là: NĐ kt td P P P 192 24 168MW      Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 7 - Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là: yc pt max P P P 296 5%.296 310,8 MW         Khi đó công suất lấy từ thanh góp hệ thống là: HT yc NĐ P P P 310,8 168 142,8MW      2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu Công suất phát kinh tế của nhà máy: kt P 70% 4 60 168MW     Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy: td ND P 10%P 10% 240 24MW     Công suất phát lên lưới của nhà máy là: NĐ kt td P P P 168 24 144MW      Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là: yc pt min P P P 207, 2 5%.207, 2 217, 56 MW         Khi đó công suất lấy từ thanh góp hệ thống là: HT yc NĐ P P P 217,56 144 73,56MW      2.3. Chế độ sự cố Công suất phát kinh tế của nhà máy: kt P 3 60 180MW    Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy: td ND P 10%P 10% 180 18MW     Công suất phát lên lưới của nhà máy là: NĐ kt td P P P 180 18 162MW      Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là: yc pt max P P P 296 5%.296 310,8 MW         Khi đó công suất lấy từ thanh góp hệ thống là: HT yc NĐ P P P 310,8 162 148,8 MW      Sau khi tính toán, ta được kết quả như sau: Chế độ phụ tải Nhà máy điện Hệ thống Số tổ máy vận hành Công suất phát của nhà máy (MW) Công suất lấy từ hệ thống (MW) Max 4 192 142.8 Min 4 168 73,56 Sự cố 3 180 148,8 Bảng 1.2- Hình thức vận hành của nguồn cung cấp Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 8 - 2.4. Dự kiến các phương án nối dây Các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy phải đưa ra các phương án nối điện có chi phí nhỏ đồng thời đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lại và tiếp nhận các phụ tải mới. Các phụ tải 5,,7,8,9,10 phân bố gần nhà máy nhiệt điện do đó sẽ lấy điện từ nhà máy. Các phụ tải 1, 2,3,6 phân bố gần hệ thống nên sẽ nhận điện từ hệ thống. Phụ tải 4 nằm vào khoảng giữa nguồn. Các hộ phụ tải đều thuộc loại I nên sẽ được cấp điện bằng đường dây kép hoặc mạch vòng. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chế độ vận hành linh hoạt giữa nguồn điện ta sẽ sử dụng một đường dây liên lạc giữa chúng thông qua phụ tải 4. Đường dây liên lạc này sử dụng mạch kép. Dựa vào vị trí địa lí,sự tương quan giữa các phụ tải với nhau, giữa các phụ tải với nguồn và các nhận xét ở trên ta vạch ra 5 phương án như sau: Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 9 - Phương án 1 30 km 20 km 3 1 , 6 2 k m 4 4 , 7 2 k m 3 1 , 6 2 k m 2 2 , 3 6 k m 4 4 , 7 2 k m Phương án 2 30 km 28, 28 3 1 , 6 2 k m 4 4 , 7 2 k m 3 1 , 6 2 k m 2 2 , 3 6 k m Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) Đồ án tốt nghiệp môn Lưới Điện Page - 10 - .Phương án 3 30 km 20 km 28 , 28 km 3 1 , 6 2 k m 2 2 , 3 6 k m 4 4 , 7 2 k m Phương án 4 30 km 20 km 3 1 , 6 2 k m 2 2 , 3 6 k m 4 4 , 7 2 k m Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) [...]... đường dây trong mạch vòng HT-2-6-NĐ1 + Dòng điện chạy trên đoạn HT-2: I HT 2 32, 432 20,12 103 200, 26 A 3.110 Tiết diện dây bằng: FHT-2 = 200, 26 182,05mm2 1,1 Chọn dây AC-150 có I cp 435 A + Dòng điện chạy trên đoạn 2-6 bằng: I26 = 7,862 4,872 103 48,53 A 3.110 Tiết diện dây bằng: F2-6 = 48,53 44,12 mm 2 1,1 Chọn dây AC-70 có I cp 262 A + Dòng điện chạy trên đoạn đường dây NĐ-6: I HT 6 ... cho, dòng điện chạy trên đoạn 2-6 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đoạn HT-2 Khi đó dòng công suất chạy trên đoạn 2-6 chính là công suất nút 2 I 26 SC 322 19,832 103 197,59 A < Icp =262 A 3.110 Vậy chọn tiết diện dây đoạn 2-6 là AC-75 có Dòng điện chạy trên đoạn HT-2 là: I HT 2 I cp = 262 A 782 31,552 103 351,95 A < Icp = 435 A 3.110 Vậy chọn dây dẫn là dây AC-150 có Icp= 435A Dòng điện chạy... 435A Dòng điện chạy trên đoạn HT-6 là: I HT 6 782 31,552 103 351,95 A < Icp = 435 A 3.110 Vậy chọn dây dẫn là dây AC-150 có Icp= 435A Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện được cho ở bảng: Tớnh toỏn tng t vi cỏc ng dõy cũn li ta cú bng sau Page - 31 Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/) ỏn tt nghip mụn Li in Bng 3.8- Chn . I-1 31,62 30 71,53 110 I-2 22,36 32 72,41 I-3 22,36 28 68,12 I-4 36,06 38 80,03 I-6 30 25 65,82 II-5 44,72 23 65,64 II-7 44,72 27 70,08 II-8 20 29 68,90 II-9. đường dây ND-4 khi sự cố: ND 4sc NDsc 578910 578910 tdsc S S ( S S S )       = (18 0-1 4 3-1 8-7 ,15) + j(13 5-8 8,6 1-1 5,8 4-1 3,3) = 11,85 + j(17,25) MVA Tính toán cho thấy I ND-10sc <. tổ máy.  Lộ đường dây ND-4 Công suất truyền tải trên đường dây ND-10: ND-4 S 17,85+ j20,97(MVA)  Dòng điện làm việc trên đoạn đường dây: 2 2 2 2 ND-4 ND-4 3 3 ND-4 P Q 17,85 20,97 I .10