Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện NGUYỄN văn THAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Văn Thao Lớp : Đ4-H3 I. Đề bài 1. Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực,khối lượng 70% 2. Phần 2: Chuyên đề tính ổn định động, khối lượng 30% II. Số liệu thiết kế lưới điện 1. Sơ đồ địa lý: 2. Phụ tải: T max = 5000h Số liệu/hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max 30 25 20 30 30 25 28 24 32 P min 18 15 15 16 15 13 23 12 20 cos 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Điều chỉnh điện áp KT KT T KT KT KT KT KT KT Loại hộ phụ tải I I III I I I I I I Điện áp thứ cấp(kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 3. Nguồn điện: - Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cos=0,85. - Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 4x50MW, U dm = 10,5kV, cos=0,85 Giá 1kWh điện năng tổn thất: 1000đồng/kWh III. Nội dung phần thiết kế lưới điện khu vực:  Phân tích nguồn và phụ tải.  Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện  Lựa chọn điện áp  Dự kiến các phương án của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật  So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn phương án tối ưu  Lựa chọn máy biến áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy và các trạm phân phối,sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện  Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện, tính chính xác chế độ và cân bằng công suất  Tính toán điều chỉnh điện áp.  Tính toán giá thành tải điện. IV. Nội dung phần chuyên đề Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây liên lạc giữa nhà máy điện và HTĐ V. Yêu cầu các bản vẽ Gồm 5 bản:  01 bản vẽ sơ đồ các phương án nối dây  01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính  02 bản vẽ về ổn định Ngày giao đề tài: Ngày hoàn thành : Trưởng khoa Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Giáo viên hướng dẫn Th. S Hoàng Thu Hà ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 1 LỚP :D4-H3 PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 2 LỚP :D4-H3 CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Trong công việc thiết kế lưới điện khu vực, ta phải nắm được những yếu tố mấu chốt và điển hình về nguồn cung cấp và phụ tải trong phạm vi thiết kế. Qua đó có thể định hướng rõ ràng trong bản dự án hiện tại cũng như sự phát triển của nó trong tương lai. Với các thông số như tổng công suất đặt của nguồn, công suất cần cung cấp cho các phụ tải, hệ số công suất, loại hộ tiêu thụ,… ta có thể xác định được kết cấu của mạng điện và nhu cầu gia tăng phụ tải. 1.1. Phân tích nguồn và phụ tải 1.1.1. Nguồn điện Trong lưới điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện.  Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn - Điện áp trên thanh góp hệ thống: 110 kV - Hệ số công suất trên thanh góp: cos = 0,85 - Để có thể vận hành lưới điện bình thường trong các trường hợp sự cố, sửa chữa ta cần có sự liên kết giữa hệ thống điện và nhà máy để trao đổi công suất khi cần thiết. - Do HT có công suất vô cùng lớn nên ta chọn nút cân bằng công suất là nút cơ sở về điện áp và không cần dự trữ công suất trong nhà máy điện, tức là công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ HT.  Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy: - Công suất định mức: 4x50=200 MW - Điện áp định mức: U đm = 10,5 kV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 3 LỚP :D4-H3 - Hệ số công suất định mức: cos = 0,85 - Đối với nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sử dụng nhiên liệu than bột thì công suất tự dùng chiếm (68)% công suất đặt của nhà máy. Chọn công suất tự dùng P td = 8% P đm . - Đối với nhà máy NĐ máy phát làm việc ổn định khi công suất phụ tải P  70% P đm , và máy phát phải ngưng làm việc khi công suất phụ tải P  30% P đm . - Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện nằm trong khoảng (7090)% P đm . 1.1.2. Phụ tải Nguồn điện cung cấp cho 9 phụ tải với các thông số cơ bản: Bảng 1.1. Số liệu các phụ tải Số liệu / Hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max 30 25 20 30 30 25 28 24 32 P min 18 15 15 16 15 13 23 12 20 cos 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Điều chỉnh điện áp KT KT T KT KT KT KT KT KT Loại hộ phụ tải I I III I I I I I I Điện áp thứ cấp (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 9 phụ tải trong đó có 8 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III. Phụ tải loại I (gồm các phụ tải 1,2,4,5,6,7,8,9) là phụ tải quan trọng cần được cung cấp điện liên tục không bị gián đoạn khi sự cố, sửa chữa. Nếu bị gián đoạn sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng về an ninh quốc phòng, kinh tế, con người vì vậy các hộ phụ tải loại I cần được cấp điện từ 2 nguồn hoặc có đường dây dự phòng, cụ thể là sử dụng mạch vòng kín hoặc đường dây kép. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 4 LỚP :D4-H3 Phụ tải loại III (phụ tải 3) là phụ tải có độ quan trọng thấp việc mất điện không gây ảnh hưởng nhiều tới kinh tế, con người vì vậy ta chỉ cần cấp điện cho phụ tải này bằng 1 nguồn và sử dụng đường dây đơn. Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:                           Với:         Ta có bảng thông số các phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu Bảng 1.2. Thông số các phụ tải Hộ phụ tải   (MW)    (MVA)   (MVA)   (MW)    (MVA)   (MW) 1 30 30+14,52j 33.329 18 18+8,712j 19.997 2 25 25+12,1j 27.774 15 15+7,26j 16.665 3 20 20+9,68j 22.219 15 15+7,26j 16.665 4 30 30+14,52j 33.329 16 16+7,744j 17.776 5 30 30+14,52j 33.329 15 15+7,26j 16.665 6 25 25+12,1j 27.774 13 13+6,292j 14.443 7 28 28+13,552j 31.107 23 23+11,132j 25.552 8 24 24+11,616j 26.663 12 12+5,808j 13.332 9 32 32+15,488j 35.551 20 20+89,68j 22.219 Tổng 244 244+118,096j 271.077 147 147+71,148j 163.313 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 5 LỚP :D4-H3 1.2. Cân bằng công suất trong hệ thống điện Đặc điểm của HTĐ là truyền tải tức thời điện năng từ nguồn tới hộ tiêu thụ và không có khả năng tích trữ lại điện năng với một lượng lớn. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại từng thời điểm của chế độ xác lập của hệ thống, các nguồn điện phải phát ra công suất đúng bằng công suất tiêu thụ, trong đó bao gồm cả tổn thất công suất trong lưới điện. Nếu không cân bằng được công suất trong hệ thống điện sẽ dẫn tới việc mất ổn định điện áp và tần số trong hệ thống. 1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng Công suất phát của các nhà máy trong hệ thống tại mỗi thời điểm phải bằng với công suất của hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện. Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ công suất nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong HTĐ là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống. Sự cân bằng công suất tác dụng được thể hiện bằng phương trình cân bằng công suất như sau:                          trong đó:    – tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn;   – tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;   – công suất tác dụng lấy từ hệ thống; m – hệ số đông thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1); ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 6 LỚP :D4-H3   – công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 8% tổng công suất đặt của nhà máy;   – công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy Pdt = 10% ΣPmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với HTĐ không lớn. Bởi vì HTĐ có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là   = 0. Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.2 bằng:      Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:             Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng          Vậy tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn có giá trị bằng:            Ta có tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:              Như vậy, trong chế độ phụ tải cực đại, công suất tác dụng cần lấy từ hệ thống bằng:                Do HTĐ có công suất vô cùng lớn, nên có khả năng điều chỉnh nhanh công suất tác dụng. Vì vậy ta chọn HTĐ là nút cân bằng công suất, và cũng là nút cơ sở về điện áp. 1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng không chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 7 LỚP :D4-H3 Công suất phản kháng có liên quan đến sự ổn định của điện áp. Nếu không 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 sẽ tăng, và ngược lại nếu ít hơn thì điện áp sẽ giảm. Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp, cũng như giảm thiểu tổn thất phải cân bằng công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện có dạng:                                trong đó:   – tổng công suất phản kháng tiêu thụ;   – tổng công suất phản kháng do nhiệt điện phát ra;   – công suất phản kháng do hệ thống cung cấp; m – hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1);    – tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại;    – tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện;    – tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi tính sơ bộ có thể lấy           – tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ lấy           – tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện;   – công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, có hệ thống có công suất vô cùng lớn nên   = 0 Có tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:             ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 8 LỚP :D4-H3 Với          Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng:             Với          Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định theo bảng 1.2 bằng:      Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:              Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện bằng:             Với      Như vậy, tổng công suất tiêu thụ của mạng điện:                      Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:             Có công suất phản kháng do nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế. 1.3. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 1.3.1.Trong chế độ cực đại Cả bốn máy phát đều vận hành và như đã tính ở phần trước thì ta có : [...]... án F Hình 2.2: Phương án đi dây của nhóm I SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Nhóm II: Phương án : NĐ NĐ NĐ 7 9 9 Phương án A 7 7 9 Phương án B Phương án C Hình 2.3: Phương án đi dây của nhóm II SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Nhóm III: Phương án: HT 2 Hình 2.4: Phương án đi dây của nhóm III SV : NGUYỄN VĂN... máy nhiệt điện - Nhóm II: gồm phụ tải 7, 9 và nhà máy nhiệt điện - Nhóm III: gồm phụ tải 2 và hệ thống - Nhóm IV: gồm phụ tải 1, 3 và hệ thống Hình 2.1: Sơ đồ địa lý mạng điện Các phương án đi dây của từng nhóm: SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Nhóm I: 5 5 5 8 6 6 NĐ Phương án A NĐ Phương án B 5 8 8 NĐ Phương án C 5 5 8 6 NĐ Phương án E NĐ Phương án D 8... NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Nhóm IV: Phương án : 3 3 1 1 HT Phương án A HT Phương án B Hình 2.5: Phương án đi dây của nhóm IV SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật 3.1.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện Điện áp định... kháng của đường dây, Ω; Uđm - điện áp định mức cảu mạng điện, kV Trong chế độ sự cố, nếu đứt một đường dây trong đường dây kép, thì tổn thất điện áp được xác định theo công thức: ΔUsc% = 2.ΔUbt% SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ 3.2 Tính toán 3.2.1 Nhóm I a)Phương án A 5 8 6 NĐ Phương án A Hình 3.1: Phương án A, nhóm I  Chọn điện áp định mức của mạng điện. .. dòng điện tra trong Bảng 2.4 sách “Thiết kế các mạng và hệ thống điện của Nguyễn Văn Đạm (tài liệu [1]) Với dây AC và Tmax = 5000 h thì Jkt = 1,1 A/mm2 Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: I max  Smax n 3Uñm 103 ,A trong đó: n – số lộ đường dây; Uđm – điện áp định mức của mạng điện, kV; SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP... SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Đoạn Trang 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Theo sơ đồ thì phụ tải được phân bố thành các vùng như sau: - Vùng I: gồm các phụ tải 5, 6, 7, 8, 9 và nhà máy nhiệt điện - Vùng II: gồm các phụ tải 1, 2, 3 và hệ thống - Phụ tải 4 có nhiệm vụ như một trạm trung gian cung cấp điện từ hệ thống, trong trường hợp nhà máy thiếu công suất 2.2 Một số loại sơ đồ nối điện. .. j.11,616 MVA Điện áp tính toán trên đường dây NĐ – 5 bằng: U N 5  4,34 l N 5  16 PN 5 30  4,34 72,443  16  76,714 MW n 2 SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại, kết quả tính điện áp định mức được cho trong bảng: Bảng 3.1: Điện áp tính toán của phương án A nhóm I Đoạn l, km n S,MVA Điện áp tính toán, kV NĐ –... j.11,616 MVA Điện áp tính toán trên đường dây NĐ – 6 bằng: U N 6  4,34 l N 6  16 PN 6 55  4,34 46,468  16  95,723 MW n 2 Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại, kết quả tính điện áp định mức được cho trong bảng 3.5: SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 29 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Bảng 3.5: Điện áp tính toán của phương án B , nhóm I Đoạn l, km N S,MVA Điện áp tính toán, kV NĐ... trong sơ đồ thay thế của các đường dây theo các công thức sau: 1 1 B 1 R  r0 l;X x 0 l;  n.b 0 l n n 2 2 trong đó: n – số lộ đường dây; R – điện trở tác dụng của đường dây; X – điện kháng của đường dây; B – điện dẫn phản kháng của đường dây SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ 3.1.3 Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố Điện áp cung... tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 Trang 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ Ta chọn phụ tải 4 là phụ tải liên lạc giữa nhà máy và hệ thống điện, và chia mạng điện ra làm bốn nhóm: - Nhóm I: gồm các . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Văn Thao Lớp : Đ4-H3 I. Đề bài 1. Phần 1: Thiết kế lưới. HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 1 LỚP :D4-H3 PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO Trang 2 LỚP. cấp(kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:Th.s HOÀNG THU HÀ SV : NGUYỄN VĂN THAO LỚP :D4-H3 3. Nguồn điện: - Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cos=0,85.