Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong các lĩnh vực của đời sống và sản xuất.Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ bản của quá trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng. Một Hệ thống điện có vận hành ổn định hay không phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống các đường dây truyền tải. Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn vào thông số các đường dây tải điện. Đồng thời mức độ tin cậy cung cấp điện được quyết định bởi cấu hình hệ thống truyền tải điện năng. Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành Hệ thống điện luôn luôn phải được đề cao. Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết một hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E và tính toán các trường hợp nhà máy là nút PQ/PV ở chế độ phụ tải cực đại. Mặc dù, trong đồ án này có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây là những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một Hệ thống điện lớn. Bản đồ án nghiệp gồm hai phần lớn cụ thể như sau: Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực Phần II: Tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô của trườngĐại Học Điện Lực, đặc biệt là các thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã hướng dẫn và giảng dạy tận tình để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em hoàn chỉnh đồ án này. Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: TS. Nguyễn Đăng Toản là người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án. Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợp những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được kết quả tốt nhất.Thời gian để thực hiện đề tài có giới hạn nên không tránh khỏi sai sót.Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn. Hà Nội, 01 tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực hiện Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1 CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 2 1.1. NGUỒN CUNG CẤP 2 1.1.1. Hệ thống điện 2 1.1.2. Nhà máy điện 2 1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN 3 1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng 5 1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng 6 1.3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 7 1.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 7 1.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 8 1.3.3. Chế độ sự cố 8 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 9 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 10 2.1. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 10 2.1.1. Những vấn đề cần quan tâm 10 2.1.2. Các phương án 10 2.2. NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 12 2.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện 12 2.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn 13 2.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 14 2.3. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 15 2.3.1. Nhóm I 15 2.3.2. Nhóm II 22 2.3.3. Nhóm III 25 2.3.4. Nhóm IV 29 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 33 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KINH TẾ 34 3.1. NHÓM I 35 3.1.1. Phương án 1 35 3.1.2. Phương án 2 36 Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được 3.2. NHÓM II 37 3.2.1. Phương án 1 37 3.2.2. Phương án 2 38 3.3. NHÓM III 38 3.3.1. Phương án 1 38 3.3.2. Phương án 2 39 3.4. NHÓM IV 40 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 41 CHƯƠNG 4. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 42 4.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 42 4.1.1. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện 42 4.1.2. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp 42 4.2. CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 43 4.2.1. Trạm biến áp tăng áp 44 4.2.2. Trạm biến áp trung gian 45 4.2.3. Trạm biến áp hạ áp 45 4.3. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN THIẾT KẾ 47 4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 47 CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/E 48 5.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 48 5.1.1. Giới thiệu chung 48 5.1.2. Giới thiệu chương trình PSS/E 48 5.2. TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 50 5.2.1. Điện áp các nút trong mạng điện 50 5.2.2. Trở kháng của đường dây 51 5.2.3. Máy biến áp hai cuộn dây (tính chó 1 máy) 52 5.2.4. Máy phát điện (Tính cho một máy phát) 53 5.3. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 53 5.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 53 Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được 5.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 63 5.3.3. Chế độ sự cố 70 CHƯƠNG 6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 72 6.1. TÍNH TOÁN CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO TRẠM 2 74 PHẦN II:TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI SAU KHI ĐÃ ĐIỀU CHỈNH ĐẦU PHÂN ÁP BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E 76 CHƯƠNG 7. MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ BẰNG PHẦN MỀM PSS/E 76 7.1. TÍNH TOÁN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA CÁC MBA 76 7.2. TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 76 7.2.1. Chế độ phụ tải cực đại 76 7.2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 82 7.2.3. Chế độ sự cố 84 CHƯƠNG 8. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TÊ-KỸ THUẬT CỦA MẠNG 87 8.1. VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 87 8.1.1. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 88 8.1.2. Tổn thất điện năng trong mạng 88 8.2. TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 89 8.2.1. Chi phí vận hành hàng năm 89 8.2.2. Chi phí tính toán hàng năm 89 8.2.3. Giá thành truyền tải 89 8.2.4. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 89 8.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 8 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1. Các số liệu về phụ tải 3 Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải 4 Bảng 1-3. Hình thức vận hành của nguồn cung cấp 9 Bảng 2-1. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I 16 Bảng 2-2. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm I 16 Bảng 2-3. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm I 17 Bảng 2-4. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 18 Bảng 2-5. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II 19 Bảng 2-6.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm I 21 Bảng 2-7.Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm I 21 Bảng 2-7.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm I 22 Bảng 2-8. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-9. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-10. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-11. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-12. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II 24 Bảng 2-13. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm II 25 Bảng 2-14. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm II 25 Bảng 2-15. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm II 25 Bảng 2-16.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 26 Bảng 2-17. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm III 26 Bảng 2-18. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm III 26 Bảng 2-17. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm III 26 Bảng 2-18. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III 28 Bảng 2-19. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm III 28 Bảng 2-20. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm III 28 Bảng 2-21. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm III 29 Bảng 2-23. Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV 30 Bảng 2-24. Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV 32 Bảng 2-25. Thông số của tất cả các đường dây nhóm IV 32 Bảng 2-26. Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV 32 Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được Bảng 2-27. Chỉ tiêu kỹ thuật các phương án so sánh 33 Bảng 3-1. Giá thành đường dây trên không một mạch 110kV 35 Bảng 3-2. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 . 36 Bảng 3-3. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 . 36 Bảng 3-4. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 . 37 Bảng 3-5. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 . 38 Bảng 3-6. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 . 38 Bảng 3-7. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 . 39 Bảng 3-8. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong nhóm IV 40 Bảng 3-9. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế cho các nhóm 40 Bảng 3-10. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phương án so sánh 40 Bảng 4-1. Các thông số của máy biến áp tăng áp 42 Bảng 4-2. Kết quả tính toán chọn MBA hạ áp 43 Bảng 4-3. Thông số của MBA hạ áp 43 Bảng 4-4.Bảng chọn sơ đồ cầu 46 Bảng 5-1. Thông số đường dây trong hệ đơn vị tương đối 52 Bảng 5-2.Thông số máy biến áp dạng đơn vị tương đối 53 Bảng 5-4. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây nối với nhà máy điện 61 Bảng 5-5. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây nối với hệ thống điện 61 Bảng 5-6. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm 63 Bảng 5-7. Công suất của phụ tải trong chế độ cực tiểu 63 Bảng 5-8. Giá trị S pt và S gh của các trạm hạáp 64 Bảng 5-9. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây nối với nhà máy điện 68 Bảng 5-10. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây nối với hệ thống điện 68 Bảng 5-11. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm 69 Bảng 5-12. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của các trạm 71 Bảng 6-1. Thông số điều chỉnh của MBA có đầu phân áp cố định 72 Bảng 6-2. Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dưới tải 73 Bảng 7-1. Điện áp các đầu phân áp của MBA trong các chế độ 76 Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được Bảng 7-2. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp 81 Bảng 7-3. Kết quả tính toán điện áp của các nút và tổn thất điện áp trên các nhánh đường dây 82 Bảng 7-4. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp 83 Bảng 7-5. Kết quả tính toán điện áp của các nút và tổn thất điện áp trên các nhánh đường dây 84 Bảng 7-6. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp 85 Bảng 7-7.Kết quả điện áp của các nút và tổn thất điện áp trên đường dây 86 Bảng 8-1. Vốn đầu tư và tổn thất cho các trạm tăng áp và hạ áp 87 Bảng 8-2. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 90 [...].. .Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản DANH MỤC HÌNH Hình 1-1.Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 4 Hình 2-1.Sơ đồ mạng điện nhóm I 11 Hình 2-2.Sơ đồ mạng điện nhóm II .11 Hình 2-3.Sơ đồ mạng điện nhóm III 12 Hình 2-4 Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 15 Hình 2-5 Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 18 Hình 2-6.Giả thiết. .. Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT HT Hệ thống điện NĐ Nhà máy nhiệt điện MPĐ Máy phát điện MBA Máy biến áp TBA Trạm biến áp PA Phương án CĐXL Chế độ xác lập CĐQĐ Chế độ quá độ GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC - Chương... SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản Hình 7-4 Kết quả dòng công suất từ HT tới các phụ tải .78 Hình 7-5 Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT .78 Hình 7-6 Kết quả tính cho nhánh HT-2 78 Hình 7-7 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 .78 Hình 7-8 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 .79 Hình 7-9 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 ... Phương án 1 Phương án 2 Hình 2-1.Sơ đồ mạng điện nhóm I Nhóm II gồm 2 phương án NĐ 06 36, NĐ km 0 36, 41,23 km 6 6 km 41,23 km 6 44, 7 2k m Phương án 2 Phương án 1 5 5 Hình 2-2.Sơ đồ mạng điện nhóm II 11 SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản Nhóm III gồm 2 phương án HT 22,361 km 31,62 31 , 62 3 km 22,361 km 3 km HT 7 3 2 56 6,0 km 7 Phương án 2 Phương án. .. trong hệ thống thiết kế, trên cơ sở đó xác định những phụ tải và công suất mà các nguồn cần cấp sao cho hợp lý, từ đó dự kiến các sơ đồ nối điện của lưới điện đang thiết kế Phương án tối ưu sẽ được tính toán lựa chọn trong các sơ đồ đưa ra 9 SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 2.1.1 Những... trong mạng phương án 2 nhóm I 18 Hình 2-7 Sự cố đứt mạch NĐ-3 20 Hình 2-8 Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II 22 Hình 2-8 Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm II 24 Hình 2-9 Chiều công suất giả thiết trong mạng 24 Hình 2-10.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 26 Hình 2-10.Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm III 27 Hình 2-11 Chiều công suất giả thiết trong mạng. .. 66 Hình 5-28 Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT .66 Hình 5-29 Kết quả tính cho nhánh HT-2 66 Hình 5-30 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 .66 Hình 5-31 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 .67 Hình 5-32 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 .67 Hình 5-33 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 .67 Hình 5-35 Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 67 Hình 5-36 Kết quả điện áp các... tải - Chương 2: Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án và lựa chọn phương án tối ưu - Chương 3: Tính toán kinh tế - Chương 4: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ trạm cho phương án tối ưu - Chương 5: Giải tích chế độ xác lập và điều chỉnh điện áp của lưới điện - Chương 6: Tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện 1 SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn...  4,34 50  16 35  77,156kV 2 Tính điện áp trên đường dây NĐ-4 tương tự như đối với đường dây NĐ-3 Kết quả tính toán như sau: 15 SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản Bảng 2-1 Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I Công suất Đường dây Chiều dài truyền tải S đường dây Điện áp tính Điện áp định toán U mức Uđm (kV) (kV) Số lộ (MVA) (km)... suất phản kháng do nhà máy phát ra - QHT công suất phản kháng do HT cung cấp - Qbù công suất phản kháng cần bù cho HT - Q tt tổng công suất phản kháng tiêu thụ -  Qmax tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải -  QL tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện 6 SVTH: Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực - GVHD: . 2013 Sinh viên thực hiện Vũ Mạnh Được Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG. của các phụ tải khi cực đại được xác định từ Bảng 1-2 bằng:∑P max = 267 MW Đồ án tốt nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được 6 Tổng tổn thất công. nghiệp thiết kế mạng điện khu vực GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Vũ Mạnh Được LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong