Đồ án môn học Lưới điện thiết kế cung cấp điện

Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Mục lục Tài liệu tham khảo Lời nói đầu Chương I – Tính toán cân công suất, xây dựng phương án 1.1 Phân tích nguồn phụ tải 1.2 Tính toán cân công suất 1.2.1 Cân công tác dụng 1.2.2 Cân công suất phản kháng bù công suất cưỡng 1.3 Xây dựng phương án nối dây 1.3.1 Xây dựng phương án nối dây 1.3.2 Phân tích, giữ lại số phương án Chương II – Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu ( tiến hành cho phương án ) 2.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp 2.1.1 Tính toán phân bổ công suất sơ 2.1.2 Chọn cấp điện áp 2.2 Chọn tiết diện dây dẫn ( theo lộ ) 2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế 2.2.2 Kiểm tra điều kiện phát nóng tổn thất điện áp 2.2.3 Tính tổn thất công suất 2.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu 2.3.1 Hàm chi phí tính toán 2.3.2 So sánh kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu Chương III – Tính toán chế độ xác lập lưới điện 3.1 Chọn máy biến áp 3.2 Chọn sơ đồ nối điện Chương IV – Tính toán chế độ xác lập lưới điện 4.1 Tính toán chế độ phụ tải max 4.2 Tính toán chế độ cố phụ tải max Chương V – Tính toán lựa chọn đầu phân áp ( tính cho phụ tải) 5.1 Tính bổ sung chế độ phụ tải ( cho phụ tải chọn) 5.2 Chọn đầu phân áp Chương VI – Tính toán tiêu kinh tế - kỹ thuật 6.1.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 6.2 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện 6.3 Tổn thất điện mang điện 6.4 Tổn thất điện áp mạng điện 6.5 Tính chi phí giá thành 6.5.1 Chi phí vận hành hang năm 6.5.2 Chi phí tính toán hàng năm 6.5.3 Giá thành truyền tải điện Bản vẽ: Khổ A-3 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Tài liệu tham khảo 1.Giáo trình “ Thiết kế mạng hệ thống điện” – Nguyễn Văn Đạm Tài liệu hướng dẫn làm đồ án thiết kế – PGS.TS Phạm Văn Hòa Lời nói đầu Sự nghiệp công nghiệp hóa, đại hoá nước ta giai đoạn yêu cầu tăng không ngừng sản lượng điện Để thực điều cần phát triển mở rộng nhà máy điện mạng hệ thống điện công suất lớn Do kinh tế nước ta giai đoạn phát triển việc sản xuất điện nặng thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện phân phối điện cho hộ tiêu thụ cần phải tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lí kĩ thuật kinh tế Điều đặt nhiệm vụ quan trọng kỹ sư ngành hệ thống điện Một nhiệm vụ thiết kế mạng hệ thống điện Thiết Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện kế lĩnh vực quan trọng khó khăn công việc người kỹ sư nói chung, đặc biệt kỹ sư hệ thống điện Thiết kế mạng hệ thống điện đòi hỏi phải biết vận dụng tốt kiến thức lý thuyết kinh nghiệm để giải vấn đề có tính chất tổng hợp, phức tạp thường gặp thực tế Thiết kế mạng điện hệ thống điện có quan hệ chặt chẽ với toán kĩ thuật kinh tế Vì vậy, Đồ án môn học Lưới điện giúp sinh viên áp dụng kiến thức học để thiết kế mạng điện khu vực hoàn chỉnh, từ giúp sinh viên hiểu sâu sắc kiến thức lý thuyết học Đây bước tập dượt quan trọng để sinh viên biết cách thực công việc thiết kế cho đảm bảo nhu cầu phụ tải, khắc phục kịp thời cố để giảm thiểu tốn cho nhà nước Đồng thời bước đầu tập dượt để có kinh nghiệm đồ án tốt nghiệp sau Trong trình làm đồ án, em chân thành cảm ơn thầy cô môn hệ thống điện, đặc biệt thầy Phạm Văn Hòa trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án Hà Nội, ngày 30 tháng 04 năm 2009 Sinh viên Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Chương I Tính toán cân công suất xây dựng phương án 1.1 Phân tích nguồn phụ tải Nhiệm vụ thiết kế mạng hệ thống điện nghiên cứu phân tích tính kinh tế - kỹ thuật giải pháp định phát triển mạng điện hệ thống điện, đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ với chi phí nhỏ thực hạn chế kỹ thuật độ tin cậy cung cấp điện chất lượng điện Nhiệm vụ thiết kế hệ thống điện tìm giải pháp tôt để phát triển công trình lượng thời hạn khai thác chúng, có ý đến tiêu kinh tế - kỹ thuật hợp lý Thiết kế hệ thống điện cần có luận chứng kinh tế- kỹ thuật phát triển nhà máy điện, mạng điện phương tiện vận hành chúng, bao gồm phương tiện điều khiển Nhiệm vụ thiết kế hệ thống điện chọn cấu trúc tối ưu nó, nghĩa chọn phương án phát triển tối ưu công suất phát hệ thống, kết hợp đường dây tạo thành hệ thống truyền tải điện Trong thiết kế cần dự kiến xây dựng nguồn điện đường dây truyền tải để đạt tiêu kinh tế- kỹ thuật tốt cho hệ thống điện xây dựng Từ đó, ta rút nhận xét sau: 1.1.1.Nguồn điện Ta biết, đặt hai đầu vật dẫn hiệu điện vật dẫn có dòng điện Muốn có dòng điện lâu dài cần phải tạo trì hiệu điện Cơ cấu để tạo trì hiệu điện nhằm trì dòng điện gọi nguồn điện Trong phạm vi đề tài nguồn điện A lấy từ cao áp nhà máy điện Nó đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải Điện áp trì cao áp: Khi phụ tải cực đại 1,1U đm; phụ tải cực tiểu 1,05Uđm Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện 1.1.2 Phụ tải Tất thiết bị máy móc để biến đổi điện thành dạng lượng khác năng,quang năng, nhiệt năng…, để trực tiếp hay gián tiếp phục vụ cho trình công nghệ sản xuất đời sống sinh hoạt gọi thiết bị tiêu thụ điện Tập hợp thiết bị tiêu thụ điện dùng cho mục đích định gọi hộ tiêu thụ điện hay hộ dùng điện, đơn tiêu thụ điện Phụ tải điện đại lượng đặc trưng cho trình tiêu thụ lượng hệ thống điện Phụ tải điện thể qua tham số dòng điện, công suất, hay điện Hay nói cách khác, phụ tải điện đại lượng biểu thị mức độ tiêu thụ lượng hộ dùng điện Có nhiều loại thiết bị điện với chế độ làm việc tầm quan trọng khác nhau, tùy theo mức độ yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện mà phụ tải chia làm loại sau: Hộ phụ tải loại I: phụ tải mà có cố ngừng cung cấp điện dẫn đến: nguy hiểm cho tính mạng người, phá hỏng thiết bị đắt tiền, phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất, gây thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân, ảnh hưởng không tốt trị ngoại giao Để đảm bảo yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện, hộ phụ tải loại I sử dụng đường dây mạch hay mạch vòng Hộ phụ tải loại II: loại phụ tải mà có cố ngừng cung cấp điện dẫn đến thiệt hại lớn kinh tế đình trệ sản xuất, phá hỏng thiết bị, gây hư hỏng sản phẩm, phá vỡ hoạt động bình thường đại đa số công chúng… Do vậy, mức đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục cho phụ tải loại phải dựa yêu cầu kinh tế Trong đa số trường hợp, người ta thường dự kiến cung cấp đường dây riêng biệt đường dây mạch Nhưng sau xét đến thời gian sửa chữa cố ngắn đường dây Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện không, người ta cho phép cung cấp điện cho phụ tải loại II đường dây lộ đơn Hộ phụ tải loại III: phụ tải thiết kế với độ tin cậy cung cấp điện không đòi hỏi cao Do vậy, phụ tải loại III không quan trọng điện không gây hậu nghiêm trọng Các phụ loại cung cấp đường dây đơn Trong đồ án thiết kế này: có phụ tải; đó, có phụ tải loại I phụ tải loại II Hệ số cos ϕ =0,85 ⇒ tg ϕ = sin ϕ − cos ϕ − 0,852 = = =0,62 cos ϕ 0,85 cos ϕ ⇒ Q = tg ϕ P= 0,62P (MVAr) Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=5000h Điện áp mạng điện thứ cấp trạm biến áp 10kV công suất Pmin =70% Pmax Ta có bảng giá trị công suất phụ tải chế độ max, sau: Bảng 1.1: Hộ tiêu thụ Tổng Max Min P Q P Q (MW) 30 40 20 35 40 45 210 (MVAr) 18,6 24,8 12,4 21,7 24,8 27,9 130,2 (MW) 21 28 14 24,5 28 31,5 147 (MVAr) 13,02 17,36 8,68 15,19 17,36 19,53 91,14 1.2 Tính toán cân công suất 1.2.1 Cân công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng trình sản xuất điện sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện hệ thống tiến hành đồng thời, tích lũy điện sản xuất thành sản lượng lưu trữ Tại Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện thời điểm, phải có cân công suất tác dụng phản kháng phát với công suất tác dụng phản kháng tiêu thụ Công suất phụ tải liên quan với tần số dòng điện thay đổi Giảm hay tăng công suất tác dụng phát dẫn đến giảm hay tăng tần số Vì thời điểm chế độ xác lập hệ thống điện, nàh máy điện hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất hệ thống Cân sơ công suất tác dụng thực chế độ phụ tải cực đại hệ thống Phương trình cân công suất tác dụng có dạng sau: P ∑ = ∆ P + m ∑ Pi max i =1 P ∑ : tổng công suất phát từ nguồn phụ tải (MW) ∆ P: tổn thất công suất tác dụng (MW) m: hệ số đồng thời xuất phụ tải hệ thống điện vận hành với công suất cực đại, để tối ưu cho mạng điện ta lấy m=1 ∑P i =1 i max : tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại (MW) Ta có : Công suất phụ tải: Ppt = m ∑ Pi max =1(30+40+20+35+40+45) i =1 = 210(MW) Tổn thất công suất tác dụng: Trong tính toán sơ , ta lấy ∆ P= 5% Ppt= 0,05.210 = 10,5 (MW) Vậy, công suất nguồn là: Png = P ∑ = Ppt + ∆ P =210 +10,5 =220,5 (MW) 1.2.2 Cân công suất phản kháng Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Sự đòi hỏi điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm không yêu cầu công suất tác dụng mà công suất phản kháng Sự cân công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Khi cân công suất phản kháng bị phá hoại làm thay đổi điện áp Nếu công suất phát lớn công suất tiêu thụ điện áp mạng tăng ngược lại Do đó, để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết hộ tiêu thụ hệ thống khu vực riêng biệt nó, cần có đầy đủ công suất nguồn công suất phản kháng Vì vậy, giai đoạn đầu thiết kế hệ thống điện hay mạng điện vùng riêng biệt cần phải tiến hành cân sơ công suất phản kháng Cân công suất phản kháng thông thường tiến hành chế độ cực đại hệ thống điện Phương trình cân công suất phản kháng là: Qng + Q b∑ = Qpt + ∆ Q ∑ Trong đó: Qng: công suất phản kháng nguồn Qpt: công suất phản kháng phụ tải ∆ Q ∑ : tổng tổn thất công suất phản kháng Q b∑ :công suất bù phản kháng Ta có: Hệ số cos ϕ sin ϕ ng ϕ ng= = ng =0,85 ⇒ tg cos ϕ ng − cos ϕ ng cos ϕ ng = − 0,852 =0,62 0,85 Công suất phản kháng nguồn là: Qng = Png.tg ϕ ng = 220,5.0,62=136,71 (MVAr) Công suất phụ tải là: Qpt =m ∑ Qi max =1(18,6+24,8+12,4+21,7+24,8+27,9)=130,2 (MVAr) i =1 (Qimax: công suất phản kháng cực đại phụ tải, i =1 ÷ 6) Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Tổng tổn thất công suất phản kháng, tính toán sơ bộ, ta thường lấy: ∆ Q ∑ = 15% Qpt =15% 130,2= 19,53 (MVAr) Vậy, công suất bù phản kháng là: Q b∑ = Qpt + ∆ Q ∑ – Qng= 130,2+19,53 – 136,71= 13,02 (MVAr) Vì Q b∑ >0, ta phải tiến hành bù cưỡng nút Khi tiến hành bù ta ưu tiên bù điểm có công suất lớn phụ tải xa so với nguồn, cho hệ số công suất cos ϕ m có giá trị khoảng 0,85 ÷ 0,95 Ta có bảng sau: Bảng 1.2 P Trước bù Q Bù Qb Sau bù Q (MW) 30 40 20 35 40 45 210 (MVAr) 18,6 24,8 12,4 21,7 24,8 27,9 130,2 (MVAr) 0 0 7,02 13,02 (MVAr) 18,6 24,8 12,4 21,7 18,8 20,88 117,18 Phụ tải Tổng cos ϕ m 0,85 0,85 0,85 0,85 0,91 0,91 1.3 Xây dựng phương án nối dây 1.3.1.Xây dựng phương án nối dây Trong thiết kế nay, để chọn sơ đò tối ưu mạng điện, người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ vị trí cho phụ tải, cần tiến hành dự kiến số phương án phương án tốt chọn sở so sánh kinh tế- kỹ thuật phương án Mạng điện cần có độ tin cậy cao, tính kinh tế linh hoạt cần thiết Các phương án dự kiến ngẫu nhiên Mỗi phương án cần có tư tưởng chủ đạo cấu trúc(mạng điện hở, kín,…) Trên sở phân tích đặc điểm nguồn cung cấp phụ tải vị trí chúng, với loại phụ tải tương ứng với loại hộ sau : Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Bảng 1.3: Phụ tải Loại hộ II I II II I I Ta dự kiến phương án dây sau: Phương án Phương án 10 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Z scd A2 = 2(5,57+ j8,72) = 11,14 + j17,44 ( Ω ) BA sc = 2.1,11.10−4 = 2, 22.10−4 ( S ) Coi điện áp nút mạng điện điện áp định mức mạng điện, ta có: Công suất điện dung cuối đường dây là: Qc′′A sc = U dm BA sc = 1102 2, 22.10−4 = 2, 686 (MVAr) Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị : S ′′A sc = S Ac − jQc′′A sc = (40, 216 + j 28,545) − j 2, 686 = 40,216 + j25,859 (MVA) Tổn thất công suất tổng trở đường dây là: ∆S A sc = ( PA′′2 sc ) + (QA′′2 sc )  40, 2162 + 25,8592 Z = (11,14 + j17, 44) scd A 2 U dm 1102 = 2,105 + j3,295 (MVA) Dòng công suất trước tổng trở đường dây là: S ′A sc = S ′′A sc + ∆S A sc = (40, 216 + j 25,859) + (2,105 + j3, 295) = 42,321 + j28,884 (MVA) Công suất điện dung đầu đường dây là: Qc′ A sc = Qc′′A sc = U dm BA sc = 2, 686 (MVAr) Công suất từ nguồn truyền vào đường dây là: S A sc = S ′A sc − jQc′ A sc = (42,321 + j 28,884) − j 2, 686 = 42,321 + j26,198 (MVA) b Tính xuôi Tổn thất điện áp đường dây: ∆U A sc = PA′2 sc RA2 sc + QA′ sc X A2 sc U max A = 42,321.11,14 + 26,198.17, 44 = 7, 67 (kV) 121 Điện áp cao áp MBA là: Uc2sc = U Amax – ∆ UA2sc = 121 – 7,67 = 113,33 (kV) 53 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Tổn thất điện áp máy biến áp : ∆U b sc = Pb′2 sc Rb sc + Qb′2 sc X b sc 40,132.0, 72 + 27,985.17, = U c sc 113,33 = 4,55 ( kV) Vậy điện áp góp hạ áp quy điện áp cao là: U H′ max (kV) sc =Uc2sc – ∆ Ub2sc = 113,33 – 4,55 = 108,78 II.Xét đoạn A–5 Sơ đồ nguyên lý: 2TPDH – 32000/110 AC–120 S = 40 + j18,8 MVA A 53,85 km Sơ đồ thay thế: S A5 sc S ′A5 sc Z A5 sc S A′′5 sc S Ac S b′5 Z b S = 40 + j18,8 MVA A jQc′ A5 sc jQc′′A5 sc ∆S 1.Quy phụ tải phía cao Đối với máy biến áp: ∆S = 2(∆P0 + j ∆Q0 ) = 2.(35 + j 240).10−3 = 0, 07 + j 0, 48 (MVA) 1 Z b = ( Rb + jX b ) = (1,87 + j 43,5) = 0,935 + j 21, 75 2 (Ω ) Công suất sau tổng trở MBA là: 54 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện S b′′5 = S = 40 + j18,8 ( MVA) Tổn thất công suất tổng trở MBA tính theo công thức: P52 + Q52  402 + 18,82  ∆Sb = Z = (0,935 + j 21, 75) b5 U dm 1102 = 0,151 + j3,511 (MVA) Công suất trước tổng trở MBA là: S b′5 = S b′′5 + ∆S b = (40 + j18,8) + (0,151 + j 3,511) =40,151 + j 22,311 (MVA) Dòng công suất vào cuộn dây cao áp MBA có giá trị: S Ac = S b′5 + ∆S = (40,151 + j 22,311) + (0, 07 + j 0, 48) =40,221 + j22,791 (MVA) 2.Tính chế độ xác lập bình thường a Tính ngược: Theo chương II , ta có: Rd A5 = 7,27 ( Ω ); Xd A5 = 11,39 ( Ω ) Khi có cố: Z scd A5 = 2(7,27+ j11,39) = 14,54 + j22,78 ( Ω ) BA5 sc = 2.1, 45.10−4 = 2,9.10 −4 ( S ) Coi điện áp nút mạng điên điện áp định mức mạng điện, ta có: Công suất điện dung cuối đường dây là: Qc′′A5 sc = U dm BA5 sc = 1102 2,9.10−4 = 3,509 (MVAr) Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị : S ′′A5 sc = S Ac sc − jQc′′A5 sc = (40, 221 + j 22, 791) − j 3,509 = 40,221 + j19,282 (MVA) Tổn thất công suất tổng trở đường dây là: 55 Trường Đại học Điện Lực ∆S A5 sc = Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện ( PA′′5 sc ) + (QA′′5sc )  40, 2212 + 19, 2822 Z = (14,54 + j 22, 78) sc dA5 U dm 1102 = 2,391 + j3,746 (MVA) Dòng công suất trước tổng trở đường dây là: S ′A5 sc = S A′′5 sc + ∆S A5 sc = (40, 221 + j19, 282) + (2,391 + j 3, 746) = 42,612 + j23,028 (MVA) Công suất điện dung đầu đường dây là: Qc′ A5 sc = Qc′′A5sc = U dm BA5 sc = 3,509 (MVAr) Công suất từ nguồn truyền vào đường dây là: S A5 sc = S A′ sc − jQc′ A5 sc = (42, 612 + j 23, 028) − j 3,509 = 42,612 + j 19,519 (MVA) b.Tính xuôi Tổn thất điện áp đường dây: ∆U A5 sc = PA′5 sc RA5 sc + QA′ sc X A5 sc U max A = 42, 612.14,54 + 23, 028.22, 78 = 9, 46 (kV) 121 Điện áp cao áp MBA là: Uc5sc = U Amax – ∆ UA5sc = 121 – 9,46 = 111,54 (kV) Tổn thất điện áp máy biến áp : ∆U b5 sc = Pb′5 sc Rb5 sc + Qb′5 sc X b sc 40,151.0,935 + 22,311.21, 75 = U c sc 111,54 = 4,68 ( kV) Vậy điện áp góp hạ áp quy điện áp cao là: U H′ max sc =Uc5sc – ∆ Ub5sc = 111,54 – 4,68 =106,86 (kV) III Xét đoạn A–6 Ta tính toán thông số đoạn A–6 tương tự tính thông số đoạn A–2 A–5 Các kết tính toán thể bảng sau: 56 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Bảng 4.5 Đường dây A-2 A-5 A-6 BAi sc Z scdAi , Ω 11,14+j17,44 14,54+j22,78 16,42+j25,74 10−4 , S 2,22 2,9 3,28 ∆S , MVA Z bi , Ω S i = Pi + jQi , MVA 0,084+j0,56 0,72+j17,4 0,07+j0,48 0,935+j21,75 0,084+0,56 0,72+j17,4 40+j24,8 40+j18,8 45+j20,88 Bảng 4.6 Đường dây ∆S bi ( MVA) S ′ ( MVA) bi ′ = QcAisc ′′ ( MVAr ) QcAisc S ′′ ( MVA) Ai sc ∆S Ai sc ( MVA) S ′ , MVA Ai sc S Ai sc ( MVA) A-2 0,132 + j3,185 40,132 + j 27,985 2,686 40,216 + j25,859 2,105 + j3,295 42,321 + j28,884 42,321 + j26,198 A-5 0,151 + j3,511 40,151 + j 22,311 3,509 40,221 + j19,282 2,391 + j3,746 42,612 + j23,028 42,612 + j 19,519 A-6 0,146 + j 3,539 45,146 + j24,419 3,969 45,23 + j21,01 1,198 + j1,878 46,428 +j22,888 46,428 +j18,919 Bảng 4.7 Thông số điện áp nút Đường dây A-2 A-5 A-6 ∆U Ai sc , kV U ci sc , kV ∆U bi sc , kV U H′ max i sc , kV 7,67 9,46 11,17 113,33 111,54 109,83 4,55 4,68 4,16 108,78 106,86 105,67 57 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Chương V Tính toán lựa chọn đầu phân áp 5.1 Tính bổ sung chế độ phụ tải ( tính phụ tải) Trong đồ án ta chọn nhánh A–2 để tính Sơ đồ nguyên lý: 2AC – 120 2TPDH – 40000/110 S 2min = 28 + j17,36 MVA A 41,23 km Sơ đồ thay thế: S A S ′A ZA2 S ′′A S Ac S b′ 2min Zb2 S 2min = 28 + j17,36 MVA A jQc′ A ′′ jQcA ∆S Trong chế độ sau cố , chọn điện áp U Amax =121 kV chế độ phụ tải cực đại ; chế độ phụ tải cực tiểu lấy U Amin = 115 kV I.Quy phụ tải phía cao Đối với máy biến áp: ∆S = 2(∆P0 + j ∆Q0 ) = 2.(42 + j 280).10−3 = 0, 084 + j 0,56 (MVA) 58 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện 1 Z b = ( Rb + jX b ) = (1, 44 + j 34,8) = 0, 72 + j17, 2 (Ω ) Công suất sau tổng trở MBA là: S b′′2min = S 2min = 28 + j17,36 ( MVA) Tổn thất công suất tổng trở MBA tính theo công thức: P2min + Q22min  282 + 17,362  ∆Sb 2min = Z = (0, 72 + j17, 4) b 2 U dm 1102 = 0,065 + j1,561 (MVA) Công suất trước tổng trở MBA là: S b′ 2min = S b′′2min + ∆S b 2min = (28 + j17,36) + (0, 065 + j1,561) = 28,065 + j18,921 (MVA) Dòng công suất vào cuộn dây cao áp MBA có giá trị: S Ac = S b′2 + ∆S = (28, 065 + j18,921) + (0, 084 + j 0,56) = 28,149 + j 19,481 (MVA) II Tính chế độ xác lập bình thường 1.Tính ngược Trong chương II , ta có thông số đường dây sau: Rd A2 = 5,57 ( Ω ) ; Xd A2 = 8,72 ( Ω ) Z d A2 = 5,57+ j8,72 ( Ω ) BA = 1,11.10−4 ( S ) Coi điện áp nút mạng điên điện áp định mức mạng điện, ta có: Công suất điện dung cuối đường dây là: Qc′′A2 = U dm BA = 1102 1,11.10−4 = 1,343 (MVAr) Công suất sau tổng trở đường dây có giá trị : S ′′A = S Ac 2min − jQc′′A2 = (28,149 + j19,149) − j1,343 = 28,149 + j17,806 (MVA) 59 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Tổn thất công suất tổng trở đường dây là: ( PA′′2 ) + (QA′′2min )  28,1492 + 17,8062  ∆S A = Z d A = (5,57 + j8, 72) U dm 1102 = 0,511 + j0,80 (MVA) Dòng công suất trước tổng trở đường dây là: S ′A = S A′′2min + ∆S A2 = (28,149 + j17,806) + (0,511 + j 0,80) = 28,66 + j18,606 (MVA) Công suất điện dung đầu đường dây là: Qc′ A = Qc′′A = U dm B = 1,343 (MVAr) Công suất từ nguồn truyền vào đường dây là: S A = S A′ 2min − jQc′ A2 = (28, 66 + j18, 606) − j1,343 = 28,66 + j17,263 (MVA) Tính xuôi: Tổn thất điện áp đường dây: ∆U A = PA′2 RA + Q′A X A2 U A = 28, 66.5,57 + 18, 606.8, 72 = 2, 79 (kV) 115 Điện áp cao áp MBA là: Uc2min = U Amin – ∆ UA2min = 115 – 2,79 =112,21 (kV) Tổn thất điện áp máy biến áp : ∆U b 2min = Pb′2 Rb + Qb′ 2min X b 28, 065.0, 72 + 18,921.17, = U c 112, 21 = 3,11 ( kV) Vậy điện áp góp hạ áp quy điện áp cao là: U H′ =Uc2min – ∆ Ub2min = 112,21 – 3,11 = 109,1 (kV) 5.2 Chọn đầu phân áp Điện áp tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện mạng điện Điều chỉnh điện áp mạng điện chế độ khác 60 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện mạng điện nhằm đảm bảo độ lệch điện áp phù hợp với chế độ vận hành yêu cầu phụ tải Một biện pháp nâng cao chất lượng điện áp điều chỉnh điện áp cách sử dụng đầu phân áp máy biến áp có đầu phân áp cố định máy biến áp có điều chỉnh điện áp tải Việc điều chỉnh điện áp xuất phát từ nhu cầu hộ phụ tải, phụ tải phải có yêu cầu diều chỉnh điện áp thường khác thường Trong đồ án , ta chọn điều chỉnh điện áp phụ tải hộ loại I có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường nên ta sử dụng máy biến áp có điều chỉnh điện áp tải tiến hành chọn đầu phân áp cho phụ tải , phạm vi điều chỉnh là: 115 ± 9.1,78% /11 Chênh lệch nấc điều chỉnh điện áp: 1,78% 115 = 2,05 (kV) Bảng 5.1: thông số đầu phân áp tiêu chuẩn tương ứng với nấc: Nấc điều chỉnh điện áp -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Điện áp bổ sung % kV -16,02 -18,423 -14,24 -16,376 12,46 -14,329 -10,68 -12,282 -8,9 -10,235 -7,12 -8,188 -5,34 -6,141 -3,56 -4,094 -1,78 -2,047 0 1,78 2,047 3,56 4,094 5,34 6,141 7,12 8,188 8,9 10,235 10,68 12,282 12,46 14,329 14,24 16,376 Đầu phân áp Hệ số K tiêu chuẩn 96,577 98,624 100,671 102,718 104,765 106,812 108,859 110,906 112,953 115 117,047 119,094 121,141 123,188 125,235 127,282 129,329 131,376 8,78 8,966 9,152 9,338 9,524 9,71 9,896 10,082 10,268 10,455 10,641 10,827 11,013 11,199 11,385 11,571 11,757 11,943 61 Trường Đại học Điện Lực 16,02 Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện 18,423 133,423 12,219 Khi phụ tải max: U Amax =121 (kV ) Khi phụ tải min: U Amin =115 (kV ) Yêu cầu phía hạ : max Khi phụ tải max : U H y / c = 11 (kV ) Khi phụ tải : U H y / c =10,5 (kV ) Trong chương IV, ta tính điện áp góp hạ áp phụ tải quy đổi điện áp cao chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu sau cố là: U H′ max = 112,61 (kV) U H′ = 109,1 (kV) U H′ max sc = 108,78 (kV) Ở chế độ phụ tải max: U Hmax = K1 = U H′ max = U Hmaxy / c = 11 (kV ) K1 U H′ max 112, 61 = = 10, 237 (kV ) max U H y/c 11 Ở chế độ phụ tải min: U Hmin2 = K2 = U H′ = U Hminy / c = 10,5 (kV ) K2 U H′ 109, 01 = = 10,382 (kV ) U H y / c 10,5 Ta có: KTB = K1+ K 10, 237 + 10,382 = =10,309 (kV ) 2 ⇒ Chọn nấc -1 62 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện III.Kiểm tra lại đầu phân áp Khi phụ tải max: U max H2 U H′ max 112, 61 = = = 10,967 ( kV ) ⇔ U Hmaxy / c K ch 10, 268 U 109,1 h 2max Khi phụ tải min: U H = K = 10, 268 = 10, 625 (kV ) ⇔ U H y / c ch ⇒ Đầu phân áp chọn thỏa mãn yêu cầu điện áp phụ tải Chương VI Tính toán giá thành tải điện 63 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện 6.1.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điên xác định theo công thức: K = K đ + Kt Trong đó: Kđ : vốn đầu tư xây dựng đường dây; Kt : vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Theo chương II, ta tính tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây: Kđ =143212,534 106 đ ≈ 143,213.109 (đ) Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Kt = 25.109 + 19.109 + 35.109 + 1,8(2.25.109 +22.109 ) =208,6.109 (đ) Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm điện K = Kđ + Kt = 143,213.109 + 208,6.109 = 351,813.109 (đ) 6.2 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện Tổn thất công suất tác dụng mạng điện gồm có tổn thất công suất đường dây tổn thất công suất tác dụng trạm biến áp chế độ phụ tải cực đại Theo kết tính toán bảng 4.3 ,ta có: Tổng tổn thất công suất tác dụng dường dây là: ∆Pd = 6,316 ( MW ) Tổng tổn thất công suất tác dụng cuộn dây MBA là: ∆Pb = 0,815 ( MW ) Tổng tổn thất công suất lõi thép máy biến áp xác định sau: ∆P0 = ∑ P0i = 9.2.(0, 042 + 2.0, 084 + 0, 029 + 0, 059 + 0, 07) = 0,368( MW ) Như , tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện là: ∆P = ∆Pd + ∆Pb + ∆P0 = 6,316 + 0,815 + 0,368 = 7,499 (MW) 64 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Tổn thất công suất tác dụng MBA tính theo phần trăm là: ∆P % = ∆Pb + ∆P0 0,815 + 0,368 100% = 100% = 0,56% P∑ max 210 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện tính theo phần trăm là: ∆P % = ∆P 7, 499 100% = 100% = 3,57% P∑ max 210 6.3 Tổn thất điện mạng điện Tổng tổn thất mạng điện xác định theo công thức sau: ∆A = (∆Pd + ∆Pb ).τ + ∆P0 t Trong τ : thời gian tổn thất công suất lớn t : thời gian máy biến áp làm việc năm Bởi máy vận hành song song năm t = 8760 (h) Thời gian tổn thất công suất lớn theo chương II là: τ =3410,93 (h) Do tổn thất điện mạng điện là: ∆A = (6,316 + 0,815).3410,93 + 0,368.8760 = 27547,022 (MWh) Tổng điện hộ tiêu thụ nhận hàng năm là: A = P∑ max Tmax =210.5000 = 1050000 (MWh) = 1,05.106 (MWh) Tổn thất điện mạng điện tính theo % là: ∆A% = ∆A 27547, 022 100 = 100 = 2, 62% A 1, 05.106 6.4 Tổn thất điện áp mạng điện Tổn thất điện áp lớn làm việc bình thường ∆U bt % = ∆U btmax 6,34 100% = 100% = 5, 76% U dm 110 Tổn thất điện áp lớn cố ∆U sc % = ∆U scmax 11,17 100% = 100% =10,15% U dm 110 65 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện 6.5 Tính chi phí giá thành 6.5.1 Chi phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành hàng năm mạng điện tính theo công thức: Y = avhđ.Kđ + avht.Kt + ∆ A.c Trong đó: avhđ : hệ số vận hành đường dây ( avhđ = 0,04); avht : hệ số vận hành thiết bị trạm biến áp ( avht =0,10); c : giá thành 1kWh điện tổn thất Như : Y = 0,04.143,213 109 + 0,1.208,6.109 +27547,022.103.700 = 45,871.109 (đ) 6.5.2 Chi phí tính toán hàng năm Chi phí tính toán hàng năm xác định theo công thức : Z = atc.K + Y Trong đó: atc : hệ số định mức hiệu vốn đầu tư ( atc =0,125) Do chi phí tính toán hàng năm bằng: Z = 0,125.351,813.109 + 45,871.109 = 89,848.109 (đ) 6.5.3 Giá thành truyền tải điện Giá thành truyền tải điện xác định theo công thức: β= Y 45, 871.109 = = 43, 687 (đ/kWh) A 1, 05.109 6.5.4 Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế độ cực đại K0 = K 351, 813.109 = =1, 6753.109 (đ/MW) P 210 ∑ max Kết tính tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện thiết kế cho bảng sau: 66 Trường Đại học Điện Lực Đồ án thiết kế môn học hệ thống cung cấp điện Bảng 6.1 Các tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện thiết kế STT 10 11 12 13 14 15 16 Các tiêu Tổng công suất phụ tải cực đại Tổng chiều dài đường dây Tổng công suất MBA Tổng vốn đầu tư cho đường dây Tổng vốn đàu tư cho trạm biến áp Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng điện phụ tải điện Tổn thất điện áp lớn phụ tải cực đại làm việc bình thường Tổn thất điện áp lớn phụ tải cực đại lúc cố Tổn thất công suất tác dụng đường dây Tổn thất công suất tác dụng MBA Tổng tổn thất công suất tác dụng toàn mạng điện Tổn thất điện toàn mạng Chi phí tính toán hàng năm Giá thành truyền tải điện Giá thành xây dựng cho kWh công suất phụ tải chế độ cực đại Đơn vị MW Km MVA 109 đ 109đ 109 đ 106 MWh Giá trị 210 279,96 240 143,213 208,6 351,813 1,05 % 5,76 % 10,15 % % 3,01 0,56 % 3,57 % 109 đ đ/kWh 2,62 89,848 43,687 109 đ/MW 1,6753 67