Bài tập môn học lưới điện
Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1.Sơ đồ địa lý 1 4 (1 ô =10 km x 10 km) Những số liệu về phụ tải. -Lưới điện thiết kế gồm4 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 4). + Trong đó có phụ tải 1;2;3;thuộc hộ loại I + Phụ tải 4 là hộ loại III -Bảng 1.1 :Số liệu tính toán của phụ tải tính toán : Thu Smax Smin ộc Phụ tải (MVA (MVA hộ ) ) loại 1 I 38 17 2 I 30 18 3 I 34 20 4 III 22 10 Tổng 124 65 cos 0,78 0,8 0,8 0,85 Pmax (MW) 13,26 14,4 16 8,5 52,16 Qmax (MVAr ) Qmin (MVAr ) 23,78 10,6383 18 10,8 20,4 12 11,589 5,26783 73,769 38,7061 13,26 14,4 16 8,5 52,16 Pmin (MW) 1 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Lớp : T46-H6 Tmax (h) 4500 4500 4800 4000 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Trong đó: Pmax = S max .cos ϕ ( MW); Qmax = S max 2 − Pmax 2 ( MVAr ) Pmin = Smin .cos ϕ ( MW); Qmin = S min 2 − Pmin 2 ( MVAr ) 1.2- Phân tích nguồn và phụ tải 1.2.1 Nguồn điện Trong thiết kế lưới điện, việc phân tích nguồn điện để nắm vững đặc điểm và số liệu của nguồn, thuận lợi cho việc tính toán. Ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn: - Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải. 1.2.2 Phụ tải - Mạng điện mà ta cần thiết kế gồm 4 phụ tải với tổng công suất lớn nhất là : ∑ Smax = 124 (MVA) và tổng công suất nhỏ nhất là : ∑ Smin = 65 (MVA). - Các hộ phụ tải loại I bao gồm hộ:1;2;3 là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành.Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải. - Các hộ phụ tải loại III (hộ 4) là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp. - Yêu cầu điều chỉnh điện áp. Trong mạng điện thiết kế các hộ 1;2;4 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường. Ở phương pháp này độ lệch điện áp phải thỏa mãn các chế độ như sau: Chế độ phụ tải cực tiểu : dUmin% ≤ +7.5% Chế độ phụ tải cực đại: dUmax% ≥+2.5% Phụ tải 3 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường nên phạm vi chỉnh điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu, sự cố là: Chế độ phụ tải cực tiểu :dUmin% = 0 % Chế độ phụ tải cực đại : dUmax% = +5 % Chế độ phụ tải sự cố :dUsc% = 0÷ +5% - Tất cả các phụ tải đều có điện áp hạ như nhau là 35 kV 2 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 2.1.Dự kiến các phương án nối dây. -Các chỉ tiêu chỉ tiêu kinh tế -kĩ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối dây ,vì vây sơ đồ của mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất ,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuận tiện và an toàn trong vận hành ,khả năng phát triện trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới.Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng đường dây hai mạch hoặc mạch vòn,các hộ phụ tải loai III được cấp điện bằng đường dây một mạch. Từ sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và các phụ tải đã cho chúng ta có thểđưa ra các phương án nối dây cho mạng điện trên.Qua tiến hành đánh giá sơ bộ chúng ta có thể giữ lại 4 phương án sau : -Phương án nối dây số 1 3 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện 1 4 Phương án nối dây số 2 4 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Phương án nối dây số 3 1 4 5 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện 1 4 Phương án nối dây số 4 6 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện 1 4 7 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Phạm Minh Phương Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện CHƯƠNG 3 CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CHO LƯỚI ĐIỆN. 3.1.Chọn điện áp định mức Lựa chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là nhiệm vụ rất quan trọng, vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chi phí kinh tế, kỹ thuật của mạng điện. Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này. - Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải. - Khi điện áp càng cao thì tổn thất công suất càng bé, sử dụng ít kim loại màu (I nhỏ). Nhưng điện áp càng tăng cao thì chi phí xây dựng mạng điện càng lớn và giá thành thiết bị càng tăng.Vì vậy phải chọn điện áp định mức như thế nào cho phù hợp về kinh tế và kĩ thuật. Chọn điện áp tối ưu theo công thức kinh nghiệm: Ui = 4,34. li + 16 Pi Trong đó: Ui - điện áp đường dây thứ i (kV). li - khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km). Pi- công suất lớn nhất trên đường dây thứ i(MW). Ta có bảng số liệu : Phụ tải 1 2 3 Số mạch 2 2 2 1 4 Uđm Pmax(MW) li (km) Ui (kV) (kV) 29,64 28,284 97,29 24 63,246 91,783 110 27,2 53,852 95,977 18,7 50 81,101 Từ bảng số liệu trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện là Uđm = 110kV. 3.2 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn -Do mạng điện thiết kế có Uđm =110kV. Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt. I max F = J kt (*) kt 8 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Với Imax là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, được xác định theo công thức: Pi 2 + Qi 2 S max i n × 3 .U dm Imax = n × 3.U dm = Trong đó : Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện. Uđm - điện áp định mức của dòng điện. (kV) Smaxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA) n - số lộ đường dây. Ta sử dụng dây nhôm lõi thép ( AC ) để truyền tải với thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải là từ : 3000-5000h , nên ta có mật độ kinh tế của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm2 . Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang. Độ bền cơ về đường dây và điều kiện pháp nóng của dây dẫn. - Kiểm tra điều kiện vầng quang. Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi cấp điện áp. Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70mm2 . -Kiểm tra phát nóng dây dẫn. Theo điều kiện: Isc max < k. Icp. Trong đó : Icp - dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây. k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ Khc = 0.88 ứng với nhiệt độ là 25oc. Đối với đường dây kép : Isc max = 2.Ibt max < 0.88.Icp. Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện. 3.3 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp -Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây: ∆U max bt = 10% − 15% ∆U max sc = 15% − 20% 9 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện - Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong khoảng: ∆U max bt = 15% − 20% ∆U max sc = 20% − 25% Trong đó ∆Ubt max , ∆Usc max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng nề nhất. Ta tính tổn thất theo công thức: ∑ Pi.Ri +∑ Qi.X i ×100 U 2dm ∆Ui (%) = % Pi ,Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i (MW, MVAr). Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i( Ω ) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ ,KỸ THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 4.1.TÍNH TOÁN KỸ THUẬT 4.1.1.-Phương án nối dây số 1 10 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện 1 4 1. Lựa a - Đoạn -Chọn tiết chọn tiết diện dây dẫn đường dây A-1 diện dây dẫn. SA-1 = Smax1 = 38 (MVA) Imax A-1 = Smax1 n × 3.U dm .103 = 38 = 99, 7241 110.2 3 (A) I max 99, 7241 = 90, 658 J 1,1 kt Fkt = = mm2 -Chọn dây dẫn loại AC- 95,có tiết diện chuẩn là 95mm2 và dòng điện cho phép Icp=330A. - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc= 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện). - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn A-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc bình thường. Isc = 2.Ibt max = 2.99,7241= 199,448(A) Isc < 0,88.Icp = 290,4A ( thỏa mãn điều kiện ). -Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây. Với loại đường dây AC- 95 ta có: ro=0,33 Ω /km, xo=0,429 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây : R 1 . = 2 ro.l 1 . = 2 0,33.28,284= 1 . = 2 xo .l 4,6669( Ω ). 1 . = 2 0,429.28,284= 6, 067 X ( Ω ). - Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường : 29, 64.4, 6669 + 23, 78.6, 067 P .R +Q .X 1 1 1 1 ×100 × 100 = 2,336 1102 ∆U1bt % = U 2đm = % - Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố : ∆U1sc % =2. ∆U1bt % = 2. 2,336 % = 4, 671 % Bảng chọn tiết diện dây dẫn và điều kiện phát nóng : 11 GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Đoạn Số Imax Fkt Loại dây Icp Isc S max đường mạch k,Icp(A) (A) dây 2 38 99,7241 90,658 199,448 290,4 A-1 AC-95 330 2 30 78,7296 71,572 A-2 AC-70 265 2 34 89,2269 81,115 178,454 233,2 A-3 AC-70 265 1 22 115,47 104,97 230,94 290,4 A-4 AC-95 330 Theo số liệu tính toán bảng trên,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng. Bảng tổn thất điện áp : Đoạn Số xo ro đường mạch ( Ω /km) R( Ω ) X( Ω ) ( Ω /km ) dây li (km) 2 28,284 0,33 0,429 4,6669 6,067 A-1 A-2 2 63,246 0,45 0,44 14,23 13,914 A-3 2 53,852 0,45 0,44 12,117 11,847 A-4 1 50 0,33 0,429 16,5 21,45 Theo bảng trên ta thấy: ∆Ubt max%= 4,892[...]... T46-H6 ∆Usc % 4,671 9,785 11,54 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện ∆UA-3-4bt%= ∆UA-3bt+∆U3-4bt= 5,769+ 2,605=8,374% Như vậy : ∆Usc max% = 14,145 ... : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Phương án nối dây số GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Phương án nối dây số... : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện Phương án nối dây số GVHD:Nguyễn Văn Thiện SV: Bùi Ngọc Lợi Lớp : T46-H6 Khoa Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện GVHD:Nguyễn Văn Thiện... Hệ Thống Điện Bài tập môn học Lưới Điện CHƯƠNG CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CHO LƯỚI ĐIỆN 3.1.Chọn điện áp định mức Lựa chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện nhiệm vụ quan trọng, trị số điện áp ảnh