Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lưu đoàn phong

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 1 LỜI MỞ ĐẦU Điện năng là một nguồn năng lƣợng quan trọng của hệ thống năng lƣợng quốc gia, nó đƣợc sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực nhƣ: sản xuất kinh tế, đời sống xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nƣớc, sự phát triển của ngành điện là tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển. Hiện nay nƣớc ta đang phát triển theo hƣớng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lƣợng cũng nhƣ chất lƣợng. Để đáp ứng đƣợc về số lƣợng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng lƣợng có thể biến đổi chúng thành điện năng. Mặt khác để đảm bảo về chất lƣợng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phƣơng thức vận hành tối ƣu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng nhƣ kinh tế. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em đƣợc nhà trƣờng và khoa Hệ Thống Điện giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lƣới điện cao áp và cơ khí đƣờng dây”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần: Phần 1: Từ chƣơng 1 đến chƣơng 8 với nội dung: “Thiết kế mạng lƣới điện cao áp”. Phần 2: Chƣơng 9 với nội dung: “Cơ khí đƣờng dây – Thiết kế đƣờng dây trung áp 22kV”. Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trƣờng Đại học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn mạng và hệ thống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Nguyễn Đức Thuận , thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ án tốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết. Em rất mong nhận đƣợc sự nhận xét góp ý của các thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra đƣợc những kinh nghiệm cho bản thân. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Sinh viên Lƣu Đoàn Phong Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 3 TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: LƢU ĐOÀN PHONG Lớp: Đ4H2 Ngành: Hệ thống điện Cán bộ hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Đức Thuận PHẦN I. THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN CAO ÁP 1) Dữ liệu nguồn điện a. Nhà máy nhiệt điện: Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 4x55 MW Hệ số công suất: 0,8 Điện áp định mức: 10,5 kV b. Hệ thống: Công suất vô cùng lớn Hệ số công suất: 0,85 2) Dữ liệu phụ tải điện: Các số liệu Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Công suất cực đại (MW) 24 27 30 33 37 35 33 28 34 26 Công suất cực tiểu (MW) Bằng 70% công suất cực đại Hệ số công suất 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 5100 Mức yêu cầu cấp điện I I III I I I III I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT T KT KT KT T KT KT KT Điện áp định mức phía hạ áp (kV) 22 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 4 Sơ đồ bố trí nguồn điện và phụ tải . . . . . . . 2 7 1 8 5 4 10 3 6 HT NM . 9 Một ô vuông có kích thƣớc 10x10 km PHẦN II. THIẾT KẾ CƠ KHÍ ĐƢỜNG DÂY Ngày giao: Ngày nộp: TRƢỞNG KHOA TS TRẦN THANH SƠN Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2013 Cán bộ hƣớng dẫn thiết kế Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 5 PHẦN 1 THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN CAO ÁP Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 7 CHƢƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Phân tích nguồn: Lƣới điện cần thiết kế có 2 nguồn cung cấp : - Thanh góp hệ thống có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất cosυ HT = 0,85, điện áp định mức .HT dm U = 110kV - Nhà máy nhiệt điện có: + 4 tổ máy, công suất mỗi tổ 55MW, tổng công suất phát tối đa của nhà máy . axNM m P = 4.55 = 220MW + Hệ số công suất cosυ NM = 0,8 + Điện áp định mức .NM dm U = 10,5kV Do thanh góp hệ thống có công suất vô cùng lớn, chọn thanh góp hệ thống là nút cân bằng công suất. 1.2 Phân tích phụ tải: Lƣới điện cần thiết kế với mục đích cung cấp điện năng cho 10 phụ tải, số liệu các phụ tải đƣợc cho trong bảng 1.1. Bảng 1.1 Số liệu phụ tải Các số liệu Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Công suất cực đại (MW) 24 27 30 33 37 35 33 28 34 26 Công suất cực tiểu (MW) Bằng 70% công suất cực đại Hệ số công suất 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 5100 Mức yêu cầu cấp điện I I III I I I III I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT T KT KT KT T KT KT KT Điện áp định mức phía hạ áp (kV) 22 Kết quả tính toán giá trị công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại và chế độ cực tiểu cho trong bảng 1.2. Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 8 Bảng 1.2 Công suất phụ tải trong các chế độ 1.3 Sơ đồ bố trí nguồn điện và phụ tải: Nguồn điện (thanh góp hệ thống và nhà máy nhiệt điện) cùng các phụ tải đƣợc bố trí trên sơ đố nhƣ sau: Phụ tải tiêu thụ S  max (MVA) S max (MVA) S  min (MVA) S min (MVA) 1 24+11,616j 26,663 16,8+8,131j 18,664 2 27+13,068j 29,996 18,9+9,148j 20,997 3 30+14,520j 33,329 21+10,164j 23,330 4 33+15,972j 36,662 23,1+11,180j 25,663 5 37+17,908j 41,106 25,9+12,536j 28,774 6 35+16,940j 38,884 24,5+11,858j 27,219 7 33+15,972j 36,662 23,1+11,180j 25,663 8 28+13,552j 31,107 19,6+9,486j 21,775 9 34+16,456j 37,773 23,8+11,519j 26,441 10 26+12,584j 28,885 18,2+8,809j 20,220 Tổng 307+148,588j 341,068 214,9+104,012j 238,748 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 9 28,284 41,231 31,623 42,426 36,056 31,623 36,056 50,990 36,056 22,361 44,721 1 3 5 6 7 8 9 10 HT NM 4 2 Hình 1.1 Sơ bồ bố trí nguồn và phụ tải - Mỗi ô vuông có kích thƣớc 10x10 km. - Các số liệu về khoảng cách từ nguồn đến phụ tải tính bằng đơn vị km. Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 10 CHƢƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT NGUỒN VÀ PHỤ TẢI - XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 2.1 Cân bằng công suất nguồn và phụ tải: - Sản xuất và tiêu thụ điện năng là 2 quá trình diễn ra đồng thời theo nguyên tắc đảm bảo cân bằng công suất. Tại từng thời điểm trong chế độ xác lập của lƣới, nguồn điện phải phát ra công suất đúng bằng công suất yêu cầu (bao gồm công suất tiêu thụ của phụ tải và tổn thất công suất trên lƣới). Ngoài ra, nguồn phải có lƣợng công suất dự trữ nhất định. Dự trữ trong lƣới điện là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng nhƣ sự phát triển của lƣới. - Các vấn đề trên đƣợc áp dụng và xem xét cụ thể nhƣ sau. 2.1.1 Cân bằng công suất tác dụng: Phƣơng trình cân bằng công suất tác dụng có dạng: F yc PP  Trong đó: F P  - tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn; F NM HT P P P  + NM P - Công suất tác dụng phát từ nhà máy, trong tính sơ bộ lấy bằng công suất lớn nhất nhà máy có thể phát ra NM P = 55 . 4 =220 (MW) + HT P - Công suất tác dụng phát từ thanh góp hệ thống. yc P  - tổng công suất tác dụng lƣới yêu cầu:  yc P = pt.max P  + P  + td P  +  dt P + pt.max P  - Tổng công suất tác dụng của các phụ tải ở chế độ cực đại (coi các phụ tải đồng thời cực đại) Theo bảng tổng hợp phụ tải: pt.max P  = 307 (MW) + P  - Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đƣờng dây và máy biế n áp trong toàn lƣới, khi tính sơ bộ gần đúng bằng 5% của pt.max P  P  = 5% . max P  = 0,05 . 307 = 15,35 (MW). + td P  - Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện. Khi tính sơ bộ, lấy gần đúng: td P  = 10% NM P = 0,1 . 220 = 22 (MW) + dt P  - Tổng công suất tác dụng dự trữ cho toàn hệ thống Vì nguồn có thanh góp hệ thống công suất vô cùng lớn, đủ khả năng dự trữ cho lƣới nên dt P  = 0 (MW)  F P  =  yc P = pt.max P  + P  + td P  +  dt P = 307+15,35+22+0 = 344,35(MW) Vậy để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng, thanh góp hệ thống phát ra lƣợng công suất tác dụng: HT P = F P  - NM P = 344,35 – 220 = 124,35 (MW). [...]... góp hệ thống cấp vào lƣới: PHT   PF  PNM  344,35  165  179,35 (MW) SVTH: Lƣu Đoàn Phong 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY - TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KĨ THUẬT 3.1 Đề xuất phƣơng án nối dây:  Phƣơng án nối dây chính là sơ đồ cấp điện từ nguồn điện tới các phụ tải tiêu t hụ Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ củ... tổn thất điện áp trong mạng điện:  Khi chọn sơ bộ các phƣơng án cấp điện có thể đánh giá chất lƣợng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện không vƣợt quá 5% trong chế độ làm việc bình thƣờng, và không quá 10% trong chế độ sự cố SVTH: Lƣu Đoàn Phong 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận U max.bt %  5% ; U max sc %  10%  Tổn thất điện áp... bộ chọn các phƣơng án nhƣ sau: +) Nhóm 1(gồm phụ tải 3, 6, 8 và 9): 3 phƣơng án +) Nhóm 2( gồm phụ tải 1, 2, 4, 7 và 10): 3 phƣơng án +) Nhóm 3(gồm phụ tải 5): 1 phƣơng án Sơ đồ chi tiết các phƣơng án đƣợc cho trong hình: SVTH: Lƣu Đoàn Phong 14 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận Nhóm phụ tải 1: Phƣơng án 1 9 41,231 8 Phƣơng án 2 3 9 22,361 6 31,623 42,426 28,284 Phƣơng án 3 9 3 42,426 28,284.. .Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận 2.1.2 Cân bằng công suất phản kháng:  Sự cân bằng công suất không chỉ đòi hỏi với công suất tác dụng, mà còn đối với công suất phản kháng.Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Công suất phản kháng không cân bằng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất yêu cầu thì điện áp trong... Thuận 3.2 Tính toán các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm phụ tải 1: 3.2.1 Phƣơng án 1:  Sơ đồ cung cấp điện cho các phụ tải nhóm 1 theo phƣơng án 1: 9 41,231 8 3 31,623 6 42,426 28,284 HT Hình 3.5 Sơ đồ cấp điện cho các phụ tải nhóm 1 theo phƣơng án 1 1) Lựa chọn điện áp định mức:  Điện áp định mức của mạng điện ảnh hƣởng trực tiếp tới các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của mạng điện Khi tăng điện áp định mức,... 10km Hình 3.1 Sơ đồ phân nhóm phụ tải Trong mỗi nhóm có các phƣơng án đi dây khác nhau, sau khi tính toán các chỉ tiêu kĩ thuật – kinh tế, sẽ có sự so sánh giữa các phƣơng án của nhóm để lựa chọ n ra phƣơng án tốt nhất của nhóm đó Nhƣ vậy, lần lƣợt ta sẽ chọn ra đƣợc 3 phƣơng án tối ƣu của 3 nhóm phụ tải, kết hợp 3 phƣơng án này lại, ta có đƣợc sơ đồ cung cấp điện tốt nhất của mạng điện cần thiết kế... đƣờng dây cấp điện cho các phụ tải nhóm 1 theo PA1 Công suất truyền tải Đƣờng dây HT - 3 HT - 6 HT - 8 HT - 9 PHT i (MW) 30 35 28 34 Chiều dài đƣờng dây (km) 31,623 42,426 28,284 41,231 Uđm (kV) Điện áp tính toán (kV) 98,167 106,523 94,716 104,991 110 Chọn điện áp định mức của mạng điện U đm = 110 kV SVTH: Lƣu Đoàn Phong 16 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận 2) Chọn dây dẫn:  Mạng điện thiết... phƣơng án nối dây nhóm phụ tải 1 Nhóm phụ tải 2: Phƣơng án 1 Phƣơng án 2 4 4 36,056 NM 36,056 10 36,056 50,990 2 44,721 7 1 36,056 2 36,056 22,361 44,721 7 10 4 22,361 NM 36,056 22,361 Phƣơng án 3 1 NM 50,990 32,623 22,361 10 7 44,721 1 Hình 3.3 Các phƣơng án nối dây nhóm phụ tải 2 Nhóm phụ tải 3: HT 36,056 5 31,623 NM Hình 3.4 Các phƣơng án nối dây nhóm phụ tải 3 SVTH: Lƣu Đoàn Phong 2 15 Đồ án tốt nghiệp. .. trong bảng: - Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng khi các đƣờng dây làm việc bình thƣờng: U max.bt %  U HT 3.max.bt %  2,892% < 5% - Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng khi sự cố: U max.sc %  U HT 6.max.sc %  5,785% . Sinh viên Lƣu Đoàn Phong Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 3 TRƢỜNG ĐẠI. Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 5 PHẦN 1 THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN CAO ÁP Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đức Thuận SVTH: Lƣu Đoàn Phong 6 Đồ án tốt nghiệp. Chiều dài đƣờng dây (km) Điện áp tính toán (kV) HT - 3 30 31,623 98,167 110 HT - 6 35 42,426 106,523 HT - 8 28 28,284 94,716 HT - 9 34 41,231 104,991 Chọn điện áp định mức của