Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu vực

- Điện áp trên thanh cái cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại, khi sự cố nặng nề là: 110%, khi phụ tải cực tiểu là 105% điện áp danh định.

Đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: Lương Đức Cường Khoá : K47 – HTĐ2 Ngành học: Hệ Thống Điện 1.Đầu đề thiết kế tốt nghiệp: Phần I: Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu vực. Phần II: Tính toán ổn định động 2.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Phần I: thiết kế hệ thống điện: - Cân bằng công suất, lựa chọn phương án hợp lý. - Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính. - Cân bằng chính xác công suất – bù công suất phản kháng. - Giải tích các chế độ của hệ thống điện. - Tính toán điều chỉnh điện áp tại các nút. - Tính toán giá thành tải điện. Phần II: - Tính toán các thông số và thành lập sơ đồ đẳng trị dùng trong tính toán ổn định động - Tính các đường đạc tính công suất :trước trong và sau khi cắt ngắn mạch - Xác định thời gian cắt chậm nhất cho các thiết bị bảo vệ 3. Các số liệu: Phần I: Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 7 8 Phụ tải cực đại (MW) 45 30 25 25 28 24 26 15 Mức bảo đảm cung cấp điện I I I III III I I I Yêu cầu điều chỉnh điện áp Kt Kt Kt T T T T T Hệ số công suất : cosử 0,8 5 0,8 5 0,8 5 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8 Điện áp định mức của lưới thứ cấp (kV) 10 kV Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 12 Đồ án tốt nghiệp BẢN ĐỒ VỊ TRÍ CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ CÁC HỘ TIÊU DÙNG 3 x 50 MW cos ϕ= 0.8 4 3 2 8 5 cos ϕ= 0.8 4 x 50 MW NĐII NĐI 6 7 1 Tỉ lệ: : 10 km - Điện áp trên thanh cái cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại, khi sự cố nặng nề là: 110%, khi phụ tải cực tiểu là 105% điện áp danh định. - Đối với tất cả các trạm hạ thế ( hộ tiêu thụ ) : + Phụ tải cực tiểu bằng : 70% phụ tải cực đại + Thời gian sử dụng công suất cực đại : T ln = 4500 giờ + Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 550 đồng. Phần II: Hà nội, ngày 05 tháng 02 năm 2007 Cán bộ hướng dẫn Bộ môn Hệ thống điện thông qua Chủ nhiệm Bộ môn Đinh Quang Huy Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 13 Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên không và các đường dây cáp. Mạng điện được dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ. Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống không ngừng nâng cao, các khu đô thị, dân cư cũng như các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều, do đó nhu cầu về điện năng tăng trưởng không ngừng. Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều và không ngừng của đất nước của điện năng thì công tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện giúp sinh viên áp dụng được những kiến thức đã học để thực hiện được những công việc đó. Tuy là trên lý thuyết nhưng đã phần nào giúp cho sinh viên hiểu được hơn thực tế đồng thời có những khái niệm cơ bản trong công việc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện và cũng là bước đầu tiên tập duợt đêt có những kinh nghiệm cho công việc sau này nhằm đápứng đúng đắn về kinh tế và kỹ thuật trong công việc thiết kế và xây dựng mạng lưới điện sẽ mang lại hiệu quả cao đối với nền kinh tế đang phát triển Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 14 Đồ án tốt nghiệp ở nước ta nói chung và đối với ngành điện nói riêng. Việc thiết kế mạng lưới điện phải đạt đuợc những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa được vốn đầu tư trong phạm vi cho phép là vô cùng quan trọng đối vơi nền kinh tế của nước ta hiện nay. Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 15 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - ĐỊNH RA PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY I. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó. Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cosϕ và khả năng điều chỉnh. 1.Phụ tải Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 P max (MW) 45 30 25 25 28 24 26 15 Cosϕ 0,85 0,85 0,85 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8 Y/c đ/c U Kt Kt Kt T T T T T Loại PT I I I III III I I I U dm (kV) 10kV - T max = 4500h. - Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. - Phụ tải 1, 2, 3 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, phụ tải 4, 5, 6, 7 và 8 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường. - hệ số công suất Cosϕ của các phụ tải 1, 2,3 và 4 là: Cosϕ = 0,85. Các phụ tải còn lại có hệ số công suất Cosϕ = 0,8. - Lập bảng các thông số phụ tải: Bảng 1.1 Thông số của các phụ tải Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 16 Đồ án tốt nghiệp Hộ tiêu thụ max max max S =P +jQ & , MVA max S , MVA min min min S =P +jQ & , MVA min S , MVA 1 45 +j27,86 53,93 31,50 + j19,50 37,05 2 30 + j18,57 35,28 21,00 + j13,00 24,70 3 25 + j15,47 29,4 17,50 + j10,83 20,58 4 25 + j15,47 29,4 17,50 +j10,83 20,58 5 28 + j21,00 35 19,60 +j14,70 24,50 6 24+j18,00 30 16,80 +j12,60 21,00 7 26+j19,50 32,5 18,20 +j13,65 22,75 8 15+j11,25 18,75 10,50 +j7,88 13,13 Tổng 218+j147,12 2. Nguồn điện Mạng điện thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 8 phụ tải. + Nhà máy nhiệt điện I gồm: - 3 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW. - Công suất đặt P ĐNĐ = 3.50 = 150 MW. - Hệ số công suất Cosử = 0,8. + Nhà máy nhiệt điện II gồm : - 4 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW. - Công suất đặt P ĐNĐ = 4.50 = 200MW. - Hệ số công suất Cosử=0,8. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện. Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phòng nóng. Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 17 Đồ án tốt nghiệp Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi nó vận hành với (80 – 90%)P đm . Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính chất của các phụ tải, đặt phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của các hộ phụ tải. II. Cân bằng công suất 1. Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và công suất tiêu thụ cộng với công suất tổn hao trên đường dây và máy biến áp. Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không. Từ đó đưa ra phương thức vận hành cụ thể cho từng nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng. Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo phần trăm công suất của phụ tải cực đại. Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng biểu thức sau: ΣP F = ΣP YC = m . ΣP PT + Σ∆P MĐ + ΣP TD + ΣP DT (1) Trong đó : - ểP YC : tổng công suất tác dụng yêu cầu trong mạng điện. - m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m =1 - ΣP F : tổng công suất tác dụng của các nhà máy Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 18 Đồ án tốt nghiệp ΣP F = P F1 + P F2 =3,50 +4.50 = 350 MW - ΣP PT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải ΣP PT = P PT1 + P PT2 + P PT3 + P PT4 + P PT5 + P PT6 + P PT7 + P PT8 = = 45+30+25+25+28+24+26+15 = 218 MW - Σ∆P MĐ : tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Từ (5÷ 8%)ΣP PT ,ở đây ta lấy Σ∆P MĐ = 5%ΣP PT . Σ∆P MĐ = 5%ΣP PT = 0.05 * 218 = 10.9 MW - ΣP TD : Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. ( Đối với nhiệt điện ta lấy bằng 10 %) ΣP TD =10%ΣP F = 0,1.(3.50 + 4.50) = 35 MW - ΣP DT : Tổng công suất tác dụng dự trữ Theo công thức cân bằng (1) ta có: ΣP DT =ΣP F - m . ΣP PT - Σ∆P MĐ - ΣP TD = = 350 - 218 – 10,9 - 35 = 86,1 MW. Thấy rằng : ΣP DT = 86,1 MW; ΣP DT /ΣP PT = 86,1/218 =39,5% - Lớn hơn công suất của một tổ máy lớn nhất, lớn hơn 15% ΣP PT DO đó ta không cần phải đặt thêm một tổ máy để dự phŨNG. 2. Cân bằng công suất phản kháng Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau: Q bù + ΣQ F = ểQ YC = m.ΣQ PT + Σ∆Q L - Σ∆Q C + Σ∆Q BA + ΣQ TD + ΣQ DT (2) Trong đó : - ểQ YC : tổng công suất phản kháng yêu cầu trong mạng điện. - m: hệ số đồng thời, lấy m = 1. - ΣQ F : tổng công suất phản kháng của các nhà máy phát ra Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 19 Đồ án tốt nghiệp ΣQ F = ΣP F . tg ϕ F =350.0,75 = 262,5 MVAr ( với cosử F1 = cosử F2 = cosử F = 0.8 nên tgử F = 0,75) - ΣQ PT : tổng công suất phản kháng của các phụ tải. ΣQ PT = Q PT1 + Q PT2 + Q PT3 + Q PT4 + Q PT5 + Q PT6 + Q PT7 + Q PT8 = = 27,86+18,57+15,47+15,47+21+18+19,5+11,25 = 147,12 MVAr - Σ∆Q L : tổng tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng của đường dây. - ∆Q C : tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi tính sơ bộ ta lấy : Σ∆Q L ≈ Σ∆Q C . - Σ∆Q BA : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA. Σ∆Q BA = 15%.ΣQ PT = 0,15.147,12 = 22,07 MVAr - ΣQ TD : tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện. ΣQ TD =ΣP TD . tg ϕ TD = 35. 0,75 = 26,25 MVAr (với cosử TD = 0,8 nên tgử TD = 0,75) - ΣQ DT : tổng công suất phản kháng dự trữ cho mạng điện, có thể lấy bằng công suất phản kháng của một tổ máy phát lớn nhất. ΣQ DT = ΣP DT . tg ϕ DT = 86,1. 0,75 = 64,58 (MVAr) ( Với Cos ϕ = 0,8 → tgϕ = 0,75 ) Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện bằng: ∑Q YC = 147,12 + 22,07 + 26,25 + 64,58 = 260,02 MVAR Từ biểu thức cân bằng (2) ta có: Q bù = P YC - ΣQ F = 260,02 – 262,5 = - 2,48 MVA Vì vậy ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng trong mang điện Như vậy qua tính toán sơ bộ luôn có sự cân bằng công suất. III. Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy 1. Chế độ phụ tải cực đại Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 20 Đồ án tốt nghiệp Chọn nhà máy I làm nhà máy chủ đạo. Ta có công suất yêu cầu của phụ tải (P YC ) không kể công suất dự trữ (P DT ) là : ΣP YC = ΣP PT + Σ∆P MĐ +ΣP TD = 218 + 10,9 + 35 = 263,9 MW Cho nhà máy NĐI phát 85% công suất đặt ta có : P F1 =85%.150 =127,5 MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là : P F2 = ΣP YC - P F1 = 263,9 -127,5 = 136,4 MW Vậy nhà máy II phải phát 136,4/200 = 68,2% công suất định mức. 2. Chế độ phụ tải cực tiểu. Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì ∑P MIN = 70%. ∑P MAX = 0,7.218 = 152,6 MW Ta có : ΣP YCmin = 70%. ΣP YCMax = 0,7.263,9 = 184,73 MW. Ở chế độ phụ tải cực tiểu cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên cắt bớt một số tổ máy. Giả sử cắt bớt ở nhà máy I 1 tổ máy, cho các tổ máy còn lại phát với 85% công suất định mức. Công suất phát của nhà máy I là: P F1 = 85%. 100 = 85MW Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là : P F2 = ΣP YCmin - P F1 = 184,73 - 85= 99,73 MW Khi đó nhà máy II vận hành 3 tổ với 99,73/150 = 66,4 % công suất định mức. 3. Chế độ sự cố Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 21 [...]... : Hệ Thống Điện 2 – k47 8 5 8 Phuong án 5 12 Đồ án tốt nghiệp II Tính toán chi tiết kỹ thuật các phương án A.Phương pháp tính toán 1.Chọn điện áp của mạng điện Một trong những công việc cần thiết để thiết kế hệ thống điện là lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện Mỗi mạng điện được đặc trưng bằng điện áp định mức Uđm, điện áp này được dùng để tính điện áp định mức của các thiết bị trong mạng điện. .. thấy: Trong các hộ phụ tải có 6 phụ tải là hộ loại I và 2 phụ tải là hộ loại III, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện khác nhau Do đó phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép, lộ đơn, mạch vòng Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 23 Đồ án tốt nghiệp Từ bản đồ vị trí của các nhà máy điện và các hộ tiêu dùng ta vẽ đuợc sơ đồ dưới đây: Sơ đồ địa lý của hệ thống điện 7 4 Spt2=26+j19,5... phương án Từ các điều kiện trên và căn cứ vào sơ đồ địa lý hệ thống điện ta có thể đưa ra nhiều phương án thiết kế hệ thống điện, tuy nhiên sau khi tính toán sơ bộ ta chọn ra năm phưong án tói ưu hơn cả để tính toán chi tiết sau đó sẽ so sánh và chọn ra phương án tói ưu nhất Các phương án thiết kế đựoc lựa chọn để tính toán chi tiết: Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 24 Đồ án tốt nghiệp... 50+j50.0,75=50+j37,5MVA SII – 2 = 30+j18,57MW b Chọn điện áp định mức của mạng điện Lập bảng tính toán điện áp định mức của mạng điện ta được bảng 2.4 Bảng 2.4 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 20 Đồ án tốt nghiệp Đường Công suất Chiều dài Điện áp tính Điện áp định dây truyền tải, đường dây L, toán U kV mức của mạng I–1 II – 1... Pi, Qi - công suất chạy trên đường dây thứ i Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i Tổn thất điện áp trong mạng điện khi đứt một mạch đường dây( đối với đường dây có hai mạch ) ∆Ui sc = 2∆Ui bt Kiểm tra cả trong chế độ cực đại và chế độ sự cố của nhà máy điện khi một tổ máy phát ngừng hoạt động Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 13 Đồ án tốt nghiệp B.Tính toán chi tiết... Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 định mức 22 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ I Đề xuất phương án 1 Phương án chung thành lập các phương án Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao Mục đích tính toán thiết kế là... = SII – 6 –S6 = 29,37 + j22,04– (24 + j18) = 5,37 +j4,04 MVA b Chọn điện áp định mức của mạng điện Lập bảng tính toán ta có bảng 2.10 Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 24 Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.10 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường Công suất Chiều dài Điện áp tính Điện áp định dây truyền tải, đường dây L, toán U kV mức của mạng I–1 II – 1 6–7 II – 6 II –... sơ đồ cung cấp điện Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế … Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc sau đây : - Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Đối với phụ tải loại 1 phải... truyền từ 6 sang 1một lượng công suất là: S6 – 1 = 25.5+j15.79MVA Khi đó công suất từ NĐII truyền vào đường dây II – 6 là: PII – 6 =P6 + P6 – 1 = 24 + 25,5 = 49,5MW; QII – 6 = PII – 6.0,75 = 37,12MWAr b Chọn điện áp định mức của mạng điện Lập bảng tính toán 2.12 Sinh viên : Lương Đức Cường Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47 31 Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.1 2Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện Đường Công... cầu công suất của phụ tải 4 Tổng kết về phương thức vận hành của các nhà máy Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của 2 nhà máy trong các chế độ như sau : Chế độ vận hành Nhà máy điện I Nhà máy điện 1 - 3tổ máy Phụ tải cực đại - 4 tổ máy - Phát 127.5MW - Phát 136,4MW - Chiếm 85% công suất - Chiếm 68,2% công suất định mức - 2tổ máy Phụ tải cực tiểu định . nh ng kinh nghi m cho c ng vi c sau n y nh m đáp ng đ ng đ n v kinh t v k thu t trong c ng vi c thi t k v xây d ng m ng lư i i n s mang l i hiệu. Ng nh h c: H Th ng i n 1.Đầu đề thi t k t t nghiệp: Ph n I: Thi t k h th ng i n g m hai ngu n i n v m t s ph t i khu v c. Ph n II: T nh toán