Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện PHẠM HỒNG tám

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Đ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN TRÀO LƯU CÔNG SUẤT BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN Sinh viên thực hiện : PHẠM HỒNG TÁM Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp : Đ4H1 Khóa : 2009 - 2014 HÀ NỘI, 1/2014 GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám 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 GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến qúy thầy cô của trường Đại 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. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án rộng lớn nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi. 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 2014 Sinh viên thực hiện Phạm Hồng Tám GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám MỤC LỤC 1.1. NGUỒN CUNG CẤP 1 1.1.1. Hệ thống điện 2 1.1.2. Nhà máy điện 2 1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN 2 1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng 4 1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng 5 1.3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 6 1.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 6 1.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 7 1.3.3. Chế độ sự cố 7 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 8 2.1. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 9 2.1.1. Những vấn đề cần quan tâm 9 2.1.2. Các phương án 9 2.2. NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 11 2.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện 11 2.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn 12 2.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 13 2.3. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 14 2.3.1. Nhóm I 14 2.3.2. Nhóm II 19 2.3.3. Nhóm III 24 2.3.4. Nhóm IV 29 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 33 3.1. NHÓM I 35 3.1.1. Phương án 1 35 3.1.2. Phương án 2 36 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 GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám 3.5. KẾT LUẬN 40 3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 41 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 4.2.4. Sơ đồ hệ thống điện thiết kế 47 4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 47 5.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 49 5.1.1. Giới thiệu chung 49 5.1.2. Giới thiệu chương trình PSS/E 49 5.2. TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 52 5.2.1. Điện áp các nút trong mạng điện 52 5.2.2. Trở kháng của đường dây 52 5.2.3. Máy biến áp hai cuộn dây 53 5.2.4. Máy phát điện 54 5.3. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 55 5.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 55 5.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 64 5.3.3. Chế độ sau sự cố 70 5.4. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 73 5.4.1. Chọn đầu phân áp của các máy biến áp 73 5.5. TÍNH TOÁN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN KHI CHỌN LẠI ĐẦU PHÂN ÁP 82 5.5.1. Chế độ cực đại 82 5.5.2. Chế độ cực tiểu 83 5.5.3. Chế độ sau sự cố 84 5.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 86 6.1. VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 87 6.2. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 88 6.3. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 88 6.4. TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 89 6.4.1. Chi phí vận hành hàng năm 89 GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám 6.4.2. Chi phí tính toán hàng năm 89 6.4.3. Giá thành truyền tải 89 6.4.4. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 89 6.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 90 GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1. Các số liệu về phụ tải 3 Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải 3 Bảng 1-3. Hình thức vận hành của nguồn cung cấp 8 Bảng 2-1. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I 15 Bảng 2-2. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm I 15 Bảng 2-3. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm I 16 Bảng 2-4. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 17 Bảng 2-5. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I 17 Bảng 2-6. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm I 18 Bảng 2-7. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm I 18 Bảng 2-8. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm I 18 Bảng 2-9. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II 19 Bảng 2-10. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm II 19 Bảng 2-11. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm II 19 Bảng 2-12. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm II 20 Bảng 2-13. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II 21 Bảng 2-14. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm II 23 Bảng 2-15. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm II 23 Bảng 2-16. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm II 24 Bảng 2-17. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 25 Bảng 2-18. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm III 25 Bảng 2-19. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm III 25 Bảng 2-20. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm III 25 Bảng 2-21. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III 26 Bảng 2-22. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm III 28 Bảng 2-23. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm III 28 Bảng 2-24. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm III 29 Bảng 2-25. Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV 30 Bảng 2-26. Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV 32 Bảng 2-27. Thông số của tất cả các đường dây nhóm IV 32 Bảng 2-28. Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV 32 Bảng 2-29. 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 GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám 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 47 Bảng 5-1. Thông số đường dây trong hệ đơn vị tương đối 53 Bảng 5-2. Thông số máy biến áp dạng đơn vị tương đối 54 Bảng 5-3. Kết quả tính toán công suất cho các nhánh 63 Bảng 5-4. Kết quả tính toán tổn thất công suất đường dây và MBA 63 Bảng 5-5. Kết quả tính toán điện áp và góc pha các nút 64 Bảng 5-6. Kết quả tính toán công suất và tổn thất công suất 69 Bảng 5-7. Kết quả tính toán điện áp và góc pha các nút 70 Bảng 5-8. Kết quả tính toán điện áp và góc pha các nút 73 Bảng 5.9. Chế độ điện áp trên thanh góp hạ áp quy đổi về cao áp 74 Bảng 5-10. Thông số điều chỉnh điện áp của MBA không có điều chỉnh điện áp dưới tải 75 Bảng 5-11. Tính toán chọn đầu phân áp cho các chế độ 76 Bảng 5-12. Tính độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm trong các chế độ 76 Bảng 5-13. Tính chọn đầu phân áp trong các chế độ 78 Bảng 5-14. Tính độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm trong các chế độ 78 Bảng 5-15. Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 79 Bảng 5-16. Chọn đầu phân áp cho các trạm trong chế độ phụ tải cực đại 81 Bảng 5-17. Chọn đầu phân áp cho các trạm trong chế độ phụ tải cực tiểu 81 Bảng 5-18. Chọn đầu phân áp cho các trạm trong chế độ sự cố 81 Bảng 5-19. Giá trị đầu phân áp của các trạm trong các chế độ 82 Bảng 5-20. Giá trị đầu phân áp của các trạm trong chế độ sự cố 84 Bảng 6-1. Thông số đường dây của toàn mạng điện 87 Bảng 6-2. Thông số trạm của toàn mạng điện 88 Bảng 6-3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 90 [...]... Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 1 Hình 2-1 Sơ đồ mạng điện nhóm I 10 Hình 2-2 Sơ đồ mạng điện nhóm II 10 Hình 2-3 Sơ đồ mạng điện nhóm III 11 Hình 2-4 Sơ đồ mạng điện nhóm IV 11 Hình 2-5 Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 14 Hình 2-6 Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 17 Hình 2-7 Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II 19 Hình 2-8 Sơ đồ. .. nhóm I 2.1.2.2 Nhóm II gồm 2 phương án Hình 2-2 Sơ đồ mạng điện nhóm II GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản 10 SVTH: Phạm Hồng Tám 2.1.2.3 Nhóm III gồm 2 phương án Hình 2-3 Sơ đồ mạng điện nhóm III 2.1.2.4 Nhóm IV chỉ có 1 phương án Hình 2-4 Sơ đồ mạng điện nhóm IV 2.2 NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 2.2.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện Điện áp định mức của mạng điện quyết định trực tiếp đến các... Toản SVTH: Phạm Hồng Tám KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT HT NĐ MPĐ Hệ thống điện Nhà máy nhiệt điện Máy phát điện MBA TBA Máy biến áp Trạm biến áp PA CĐXL Phương án Chế độ xác lập CĐQĐ Chế độ quá độ GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải - Chương 2: Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án và lựa chọn - phương án tối ưu -... Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám Hình 5-13 Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 61 Hình 5-14 Kết quả tính cho nhánh HT-2 61 Hình 5-15 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 61 Hình 5-16 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 62 Hình 5-17 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 62 Hình 5-18 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 62 Hình 5-19 Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 62... Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản 1 SVTH: Phạm Hồng Tám 1.1.1 Hệ thống điện Công suất vô cùng lớn Hệ số công suất : cos  0,9 Điện áp định mức thanh cái : Uđm  110 kV Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện (HT) và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho... kháng Sản xuất và tiêu thụ điện năng đòi hỏi sự cân bằng đối với công suất tác dụng và công suất phản kháng tại mọi thời điểm Sự cân bằng công suất tác dụng liên quan đến tần số của hệ thống điện 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 thay đổi điện áp trong mạng điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện. .. lựa chọn trong các sơ đồ đưa ra GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản 8 SVTH: Phạm Hồng Tám CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 2.1.1 Những vấn đề cần quan tâm Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối điện Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của... quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 67 Hình 5-31 Kết quả tính cho nhánh HT-2 67 Hình 5-32 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 68 Hình 5-33 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 68 Hình 5-34 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 68 Hình 5-35 Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 68 Hình 5-36 Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 68 Hình 5-37 Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 ... thứ i R i , Xi điện trở và điện kháng của đường dây thứ i Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: Uisc %  2Uibt % 2.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 2.3.1 Nhóm I Nhóm I gồm NĐ và phụ tải 3, 4 Ta có 3 phương án như sau: 44 ,7 2k m 2.3.1.1 Phương án 1 Sơ đồ mạng điện của phương án 1: Hình 2-5 Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 1 Chọn điện áp định... kháng do nhà máy phát ra Q HT công suất phản kháng do HT cung cấp Q bù công suất phản kháng cần bù cho HT Q tt tổng công suất phản kháng tiêu thụ  Q max tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ tải GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản 5 SVTH: Phạm Hồng Tám  Q L tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện  QC tổng công suất phản kháng do điện . Hình 5-5 1. Thông số NM-1-HT 84 Hình 5-5 2. Thông số NM-1-HT 85 Hình 5-5 3. Thông số HT-2 85 Hình 5-5 4. Thông số HT-7 85 Hình 5-5 5. Thông số N -3 85 Hình 5-5 6. Thông sô N -5 85 Hình 5-5 7. Thông. Hình 5-3 9. Thông số nhánh NM -1 khi sự cố 70 Hình 5-4 0. Kết quả tính cho nhánh N -1 -HT 71 Hình 5-4 1. Kết quả tính cho nhánh N -1 -HT 71 Hình 5-4 2. Kết quả tính toán cho nhánh HT-2 71 Hình 5-4 3 Hình 5-3 0. Kết quả tính cho nhánh N -1 -HT 67 Hình 5-3 1. Kết quả tính cho nhánh HT-2 67 Hình 5-3 2. Kết quả tính toán cho nhánh N -3 68 Hình 5-3 3. Kết quả tính toán cho nhánh N -4 68 Hình 5-3 4.