đồ án môn học 2 thiết kế lưới điện khu vực Đại học Bách Khoa Hà Nội

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng với công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng

Trang 1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 4

1 Y ÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN 4

2 N GUỒN ĐIỆN 4

3 P HỤ TẢI 4

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 7

1 C ÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 7

2 C ÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 8

CHƯƠNG 3 CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÍ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT 10

1 C ÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 10

1.1 Phương án 1: Sơ đồ mạng điện 10

1.2 Phương án 2: Sơ đố mạng điện 14

1.3 Phương án 3: sơ đồ mạng điện 16

2 S O SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 25

2.1 Phương án 1 26

2.2 Phương án 2 27

2.3 Phương án 3 28

2.4 Phương án 4 29

CHƯƠNG 4 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM GIẢM ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CỦA LƯỚI ĐIỆN 32

4.1 C HỌN SỐ LƯỢNG , CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM HẠ ÁP.32 4.2 C HỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 33

4.2.1 Sơ đồ trạm nguồn 33

4.2.2 Sơ đồ trạm trung gian 34

4.2.3 Sơ đồ trạm cuối 34

CHƯƠNG 5 TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN 35

5.1 C HẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI 35

5.1.1 Đường dây N-1 35

5.1.2 Các đường dây N-2, N-3, N-4, N-5, 5-6 36

5.1.3 Cân bằng chính xác công suất trong mạng điện 37

5.2 C HẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU 38

5.2.1 Cân bằng chính xác công suất trong mạng điện: 39

5.3 C HẾ ĐỘ SAU SỰ CỐ 39

5.3.1 Cân bằng chính xác công suất trong mạng điện: 40

CHƯƠNG 6 TÍNH ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 41

6.1.1 Chế độ cực đại (U cs= 121kV) 41

Trang 2

6.1.2 Tính trong chế độ cực tiểu (U cs=115.5 kV) 41

6.1.3 Tính trong chế độ sự cố (U cs=121 kV) 42

6.2 Đ IỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 42

6.2.1 Chọn các đầu điều chỉnh trong máy biến áp trạm 1 44

CHƯƠNG 7 TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 47

7.1 V ỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 47

7.2 T ỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 47

7.3 T ỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 48

7.4 T ÍNH CHI PHÍ VÀ GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện

để phát triển xã hội Chính vì đó khi lập dế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạchphát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai nămnăm, mười năm, hai mươi năm hoặc lâu hơn nữa

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng cao Đặc biệt với nền kinh tế nước ta đang hội nhập với nền kinh tế thế giới và nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước làm cho nhu cầu

về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống điện đảm bảo yêu cầu phục vụ cho quá trình này Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư nghành hệ thống điện Một trong những nhiệm

Trang 4

Chương 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1 Yêu cầu đối với hệ thống điện

 Phải đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Giá thành điện năng tối ưu

 Phải đảm bảo an toàn

áp bằng 22kV, phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại Hệ số đồng thời m = 1Các phụ tải được phân bố trên mặt bằng như trong hình 1 Xác định khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải điện:

Trang 5

Bảng 1.1: Khoảng cách phụ tải đến nguồn điện

* Xác định công suất cực đại và công suất cực tiểu của các phụ tải:

Smax = Pmax /cosφ

Qmax = Smax * sinφ

Smin = 50% Smax

Pmin = Smin* cosφ

Qmin = Smin * sinφ

Bảng 1.2: Thông số của các phụ tải

Trang 7

Chương 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1 Cân bằng công suất tác dụng

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng

từ các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy được Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thốngcần phải phát công suất bằng với công suất trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống là một vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống

Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:

∑PF = ∑Py/c = m*∑Ppt + ∆P + Ptd + Pdt

Trong đó:

∑PF : Tổng công suất phát

∑Pyc : Tổng công suất yêu cầu

∑Ppt : Tổng công suất của các phụ tải

∑Ppt = P1+ P2+ P3+ P4+ P5+ P6

= 30 + 25 + 32 + 26 + 28+25 =166 MW

∆P= 10% ∑Ppt : Tổn thất công suất tác dụng

=10% 166 =16.6 MW

Ptd : Công suất tự dùng trong nhà máy điện, Ptd = 0

Pdt : Công suất dự trữ trong hệ thống, Pdt = 0

m: Hệ số đồng thời m=1

∑PF = 166 +16.6 =182.6 MWVậy hệ thống cần 182.6 MW để cung cấp cho các phụ tải

Trang 8

2 Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm Sự cân bằng đòi hỏi không chỉ đối với công suất tác dụng mà còn đối với cả công xuất phản khảng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Nếu công suất phản khángphát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

∑QF = ∑Qy/c

∑QF = ∑PF * tgφ = 182.6*0.62= 113.2 MVAr

∑Qy/c = m*Qpt+∆QBA+∆QL -∆QC +Qtd +Qdt

Trong đó:

∑QF : Công suất phản kháng phát của hệ thống

∑Qy/c : Tổng công suất phản kháng yêu cầu

Qpt: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải

Qtd : Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện, Qtd=0

Qdt : Công suất dự trữ trong hệ thống Qdt=0

∑Qy/c=78.53+11.78 =90.31 MVAr

Ta nhận thấy, công suất phản kháng do hệ thống cung cấp cho các phụ tải lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế

Trang 10

Chương 3 CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÍ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT

1 Các phương án nối dây

Yêu cầu chủ yếu đối với mạng điện là độ tin cậy và chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Đối với các hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng đường dây hai mạchhay mạch vòng Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Đặt ra 5 phương án cung cấp điện

1.1 Phương án 1: Sơ đồ mạng điện

1.1.1 Xác định điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm:

Uđm= 4.34 l16P

Trong đó:

l: Khoảng cách truyền tải, km

P: Công suất truyền tải trên đường dây, MWĐiện áp định mức trên nhánh N-1:

Có công suất truyền tải là P= 30 MW

Trang 11

Khoảng cách truyền tải l = 53.7 km

UN-1 = 4.34 53.7 16*30 = 100.26 kV

Tính toán tương tự đối với các đoạn lưới còn lại ta có kết quả trong bảng:

Bảng 3.1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện

truyền tải PMW

Chiều dàiđường dây l,km

Điện áp tínhtoán U, kV

Điện áp địnhmức của mạng

Dựa vào bảng số liệu tính toán, ta chọn mức điện áp của mạng điện Uđm= 110kV

1.1.2 Chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên

không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), và khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (Dtb= 5m)

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh

tế của dòng điện: F =

maxI

kt

J

Trong đó: Imax: dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A

3 max

* 3 * dm

S I



n: Số mạch của đường dây

Uđm: Điện áp định mức của mạng điện, kV

Smax: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện, nó phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất (Tmax) và loại dây dẫn A/mm2

Với dây AC và Tmax = 5000 h tra sổ tay thì Jkt = 1.1 A/mm2

Trang 12

* Các điều kiện kiểm tra:

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố:

Isc ¿ Icp

Trong đó: Isc : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

+ Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang: Đối với đường dây 110kV dây nhôm lõi

thép phải có tiết diện F ¿ 70 mm2

+ Kiểm tra độ bền cơ : Đường dây trên không mức điện áp 110kV tiết diện dây F ¿

35 mm2

* Tính tiết diện của dây dẫn nhánh N-1:

Dòng điện cực đại chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

IN-1 =

3 1 dm

10

2 3 *

N

S U



=

333.33

I J



=

87.47 1.1 = 79.52 mm2

Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn N-1 tiết diện tiêu chuẩn 70 mm2 dây

AC-70 có Icp =265 A

Tiết diện chọn thoả mãn điều kiện tổn thất vầng quang và độ bền cơ, cần kiểm tra

trong trường hợp sự cố đứt một mạch trên đường dây:

Dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

Isc= 2*IN-1=2*87.47=174.94 A

Isc ¿ Icp

Như vậy tiết diện dây dẫn của nhánh N-1 đã chọn thoả mãn điều kiện kiểm tra

* Tính toán tương tự đối với các nhánh còn lại ta có bảng

Bảng 3.2: Thông số của các đường dây trong mạng điện

Trang 13

(mm2) (mm2) ) km) km)N-1

1.1.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Tổn thất điện áp phải đảm bảo:

Trong chế độ làm việc bình thường : ∆Umax bt% = 10%

Trong chế độ làm việc sự cố: ∆Umax sc% = 20%

Tính tổn thất điện áp trên nhánh thứ i trong chế độ vận hành bình thường:

U



Trong đó: Pi, Qi: Công suất chạy trên nhánh thứ i

Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của nhánh iTrường hợp sự cố đứt một mạch thì tổn thất điện áp:

∆Ui sc% = 2∆Ui bt%Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-1:

Tổn thất điện áp trên nhánh N-1 thoả mãn điều kiện

Tương tự ta tính cho các nhánh còn lại

Trang 14

Thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Đối với các phương án còn lại ta tính toán tương tự như đối với phương án I

1.2 Phương án 2: Sơ đố mạng điện

Sơ đồ mạng điện của phương án 2:

1.2.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện

Trang 15

Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng

điện:

truyền tải PMW

1.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn

140.49

1.2.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-5-6:

Tổn thất điện áp trên đoạn N-5:



=4.41%

Trang 16

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-6:

Tổn thất điện áp trong chế độ sự cổ đường dây N-5-6:

∆UN-5-6sc%= ∆UN-5sc+∆U5-6 =8.82+2.14 =10.96%

Bảng 3.6: Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện

Từ kết quả trên cho thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường

và sự cố đều thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp:

∆Umax bt% = ∆UN-5-6bt% = 6.55%

∆Umax sc% = ∆UN-5-6sc% =10.96%

Trang 17

1.3.2.Chọn tiết diện dây dẫn

Trang 18

1.3.3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:

Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong trường hợp sự cố, xét sự cố ở đoạn mà tổn

thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại

Trường hợp sự cố đứt 1 mạch đường dây N-1:

∆UN-1-2sc%= ∆UN-1sc+∆U1-2 =9.54+2.62 =12.16%

Trang 19

∆Umax bt% =∆UN-1-2bt = 7.39%

∆Umax sc% = =∆UN-1-2sc = 12.16%

Trang 20

Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng

điện:

truyền tải PMW

1.4.2.Chọn tiết diện dây dẫn

151.85

140.49

1.4.3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Trang 21

∆UN-3-4sc%= ∆UN-3sc+∆U3-4 =9.28+2.57 =11.85%

∆Umax bt% =∆UN-1-2bt = 7.39%

∆Umax sc% = =∆UN-1-2sc = 12.16%

Trang 22

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng N-3-4 Giả thiết mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện

Dòng công suất chạy trên đoạn N-3:

Trang 23

truyền tải PMW

S U

197.33 AKiểm tra sự cố Dòng điện chạy trên đoạn N-3 khi sự cố đoạn N-4 đứt bằng dòng chạy

trên N-4 khi sự cố đoạn N-3 đứt sự cố nặng nề nhất khi đứt một mạch đường dây N-3



182.56 A

Trang 24

8

93-4

9

136.75

124.32

53 + j25.67

154.54

140.49

8

95-6

25 + j12.11 145.8

132.54

1.5.3 Tính tổn thất điện áp

Điểm phân công suất là nút 4 nên nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng,

nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng :

∆Umax% = ∆UN-4% =

6.79%

Khi sự cố trên đoạn N-3:

 6.07%

Khi sự cố trên đoạn N-4:

Trang 25

 5.14%

 ∆UN-4-3 sc = ∆Uscmax = 16.52+6.07= 22.59%

=> không thỏa mãn điều kiện tốn thất điện áp cho phép loại bỏ phương án 5

2 So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án

Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn các phương án 1, 2, 3, 4, để tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật:

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hằng năm, được xác định theo công thức:

Z = (avh + atc).K + ∆A.C

Trong đó:

atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư theo tiêu chuẩn, atc= 0.125

avh: hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện avh= 0.04

C: giá tiền tổn thất điện năng 1000đ/kW.h

K: Tổng các vốn đầu tư về đường dây, K= Σ Ki

Ki = K0i.li

Trang 26

K0i : giá thành 1km đường dây một mạch, đ/km

li: chiều dài đường dây thứ i, kmnếu đường dây hai mạch thì Ki= 1.6*K0i li

Tổn thất điện năng trên đường dây: ∆A = Σ∆Ai = Σ ∆Pi max* τ

∆Pi max: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại

∆Pi max=

max max 2

i dm

R U



Pimax, Qimax: công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường

dây trong chế độ phụ tải cực đại

Ri: điện trở tác dụng của đường dây thứ iτ: thời gian tổn thất công suất cực đại, τ = (0.124+Tmax.10-4)2 *8760

Tmax: thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

2.1 Phương án 1

2.1.1 Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

Tổn thất công suất trên đường dây N-1:



= 1.036 MWCác đường dây còn lại tính toán tương tự

Kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp ở bảng:3.16

2.1.2 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện

Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép (cột kim loại) Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây N-1 được xác định như sau:

K1= 1.6.K01* l1

Trong đó:

l1 chiều dài đường dây l1= 53.7 km

K01: đường dây AC-70 tra được 208.106 đ/km

K1= 1.6*208.106*53.7 =17871.106 đ

Các đường dây khác được tính tương tự

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	374,19 KB