Đồ án lưới điện Phân Tích Nguồn Phụ Tải Cân Bằng Công Suất

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện phần vô quan trọng hệ thống lượng quốc gia Trong điều kiện nước ta thời kì công nghiệp hoá đại hoá điện lại đóng vai trò vô quan trọng Điện điều kiện tiên cho việc phát triển công nghiệp ngành sản xuất khác Do kinh tế nước ta giai đoạn phát triển việc sản xuất điện 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 Đồ án môn học đưa phương án có khả thực thi việc thiết kế mạng lưới điện cho khu vực gồm nguồn bảy phụ tải Nhìn chung, phương án đưa đáp ứng yêu cầu mạng điện Do kiến thức hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy cô môn góp ý để đồ án em hoàn thiện Hà Nội, tháng năm 2016 Sinh viên: Phạm Thị Phúc CHƯƠNG 1:PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1 Phân tích nguồn phụ tải: 1.1.1: Phân tích nguồn: hệ số công suất vô lớn có hệ số công suất 0,85 1.1.2: Phân tích phụ tải: - Tồn phụ tải: tất loại I - Tổng công suất cực đại : ∑Pmax = 22+21+18+20+30+33+35= 179 (MW) - Thời gian sử dụng lớn nhất: Tmax= 4800 (h) - Điện áp phía hạ: 22 (kV) - Tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường là: 1;2;5;6 - Tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường là: 3;4;7 Bảng tổng hợp công suất phụ tải TT Pmax cosφ tanφ Qmax max 22 0,88 0,54 11,88 21 18 20 30 0,88 0,88 0,88 0,88 0,54 0,54 0,54 0,54 11,34 9,72 10,8 16,2 33 0,88 0,54 17,82 22+j.11,8 21+j.11,3 18+j.9,72 20+j.10,8 30+j.16,2 33+j.17,8 35 0,88 0,54 18,9 35+j.18,9 Pmin Qmin 16,50 8,91 16,5+j.8,91 15,75 13,50 15,00 22,50 8,51 7,29 8,10 12,15 24,75 13,37 26,25 14,18 15,75+j.8,51 13,5+j.7,29 15+j.8,1 22,5+j.12,15 24,75+j.13,3 26,25+j.14,1 1.2: Cân công suất: 1.2.1: Cân công suất tác dụng Cân công suất tác dụng thực cần thiết để giữ tần số bình thường hệ thống Điều có nghĩa tổng cống suất phát phải tổng công suất tác dụng yêu cầu Ta có: == m + + - m: hệ số đồng thời, m= = 5%= 5%.179= 8,95 (MW) Vì hệ thống có công suất vô lớn nên công suất tác dụng dự trữ Pdt= Vậy ta có PN= 197+ 8,95= 187,95(MW) 1.2.2: Cân công suất phản kháng Cân công suất phản kháng để dự trữ điện áp bình thường hệ thống, thiếu hụt công suất phản kháng làm điện giảm sụt =m.+ +-+ = 1.96,66+15%.96,66=111,159(MVAr)  Với: :tổng tổn thất công suất phản kháng MBA (=15%.) :tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây : tổng tổn thất công suất phản kháng điện dung đường dây sinh (=) :tổng công suất phản kháng dự trữ (=0)  QN =PN.tgφN (với cosφN= 0,85) =187,95.0,62= 116,529(MVAr) So sánh QN Qy/c ta có: QN> Qy/c nên ta không cần phải bù công suất phản kháng CHƯƠNG 2:DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Sơ đồ mặt vị trí nguồn điện phụ tải N Đ (1 ô = 10x10 km) 2.1/ Phương án hình tia: cấp điện từ nguồn đến tải.Phụ tải cung cấp điện loại I dùng đường dây lộ kép,cung cấp điện loại III dùng đường dây lộ đơn • • Ưu điểm: + Đơn giản hóa sơ đồ nối dây + Bố trí thiết bị đơn giản + Các phụ tải không liên quan tới + Khi có cố đường dây không ảnh hưởng tới đường dây khác + Tổn thất nhỏ so với phương án liên thông Nhược điểm: + Khảo sát thiết kế thi công nhiều thời gian + Tốn nhiều chi phí 2.2/ Phương án liên thông: • • Ưu điểm: + Khảo sát thiết kế giảm nhiều thời gian đáng kể so với phương án hình tia + Thiết bị dây dẫn chi phí giảm Nhược điểm: + Cần có thêm trạm trung gian + Thiết bị bố trí đòi hỏi bảo vệ rơle + Thiết bị tự động hóa phức tạp + Độ tin cậy cung cấp điện thấp với phương án hình tia Lưu ý: + Chỉ tối đa liên thông điểm + Không nên liên thông từ loại III sang loại I 2.3/ Phương án lưới kín: tất dùng dây đơn,không dùng dây kép • Ưu điểm: + Độ tin cậy cung cấp cao + Khả vận hành lưới điện linh hoạt + Tổn thất chế độ bình thường thấp • Nhược điểm: + Bố trí bảo vệ rơle tự động hóa phức tạp + Khi xảy cố, tổn thất lưới cao, nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn Dựa vào ưu nhược điểm loại phương án ta có lựa chọn khác để thiết kế mạng điện cho đảm bảo cung cấp điện với chất lượng điện cao, độ tin cậy cấp điện lớn, đảm bảo yêu cầu kinh tế 2.4: Các phương án dự kiến thiết kế: Phương án 1: hình tia Phương án 2: liên thông Phương án 3: lưới kín Chương 3: tính toán kỹ thuật phương án 3.1:Phương án 1: 3.1.1:Tính toán công suất sơ bộ: Ở phương án hình tia, ta có phân bố công suất sau: = =22+j.11,88 (MVA) ==21+j.11,34 (MVA) ==18+j.9,72 (MVA) ==20+j.10,8 (MVA) == 30+j.16,2 (MVA) == 33+j.17,2 (MVA) = 35+j.18,9 (MVA) 3.1.2: Chọn điện áp định mức cho lộ đường dây: Ta sử dụng công thức kinh nghiệm: Utt = 4,34 Trong đó: Utt: Điện áp định mức đường dây thứ i (kV) Li: Chiều dài đường dây từ nguồn tới phụ tải thứ i (km) Pi: Công suất tác dụng đường dây từ nguồn tới phụ tải thứ i (MW) n: số lộ đường dây Từ ta có bảng kết tính toán sau: Đường dây Pi (MW) Li (km) Utt (kV) Uđm (kV) N-1 22 41,2311 63,9662 110 N-2 21 70 66,9543 110 N-3 18 36,0555 58,2362 110 N-4 20 76,1577 66,6946 110 N-5 30 30 71,3135 110 N-6 33 53,8516 77,3752 110 N-7 35 58,3095 79,8265 110 Vậy điện áp định mức lưới 110 kV 3.1.3: Chọn dây dẫn: Ta lựa chọn dây dẫn thông qua tính toán tiết diện đường Để từ ta lựa chọn dây dẫn có tiết diện phù hợp để sử dụng mạch điện Lưới điện 110kV chọn tiết diện dây theo mật độ dòng kinh tế, đồ án sử dụng dây AC, sử dụng cột bê tông cốt thép có khoảng cách Dtb = 5m Tiết diện kinh tế đường dây: Fkt= Trong đó: Fkt: Tiết diện dây theo mật độ kinh tế (mm2) jkt: Mật độ kinh tế dòng điện (mm 2) Do thời gian sử dụng công suất lớn 4800 h nên jkt = 1,1 Ilvmax: Cường độ dòng điện lớn chạy qua đường dây chế độ làm việc bình thường, xác định theo công thức: Ilv max= Trong đó: Smax-i: Công suất đường dây thứ i phụ tải cực đại (MVA) Uđm: Điện áp định mức mạch điện (kV) n: số lộ đường dây, n=2 Ta có bảng tổng hợp sau: Đường dây PN-i (MW) QN-i (MVAr) RN-I (Ω) XN-I (Ω) PB-i (MW) N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 22,6219 21,8524 18,3842 20,8226 30,6882 34,2679 36,4919 12,9157 11,5928 10,2442 10,7112 19,0068 20,9222 21,6679 9,277 15,75 8,1125 17,1355 4,95 8,8855 9,6211 9,0708 15,4 7,9322 16,7547 6,435 11,5512 12,5074 22,07 21,06 18,04 20,,05 30,12 33,11 35,12 QB-i (MVAr ) 13,32 12,66 10,69 11,99 18,88 20,35 21,74 RB-i (Ω) XB-i (Ω) 1,27 1,27 1,27 1,27 1,27 0,935 0,935 27,95 27,95 27,95 27,95 27,95 21,75 21,75 Tương tự ta có bảng tính toán sau: BẢNG TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 UN-i (kV) 2,7026 4,3192 1,9043 4,4331 2,3127 4,4656 5,2175 Ui (kV) 118,2974 116,6808 119,0957 116,5669 118,6873 116,5344 115,7825 UB-I (kV) 3,3849 3,2608 2,7009 3,0942 4,7684 4,0627 4,3683 U’Hi (kV) 114,9134 113,4182 116,3947 113,4747 113,9673 112,4207 111,4941 Uiq max (kV) 21,9833 21,6977 22,2668 21,7078 21,7932 21,5163 21,314 7.1.2: chế độ phụ tải min: với UN= 115 kV làm tương tự chế độ phụ tải max ta có bảng sau: Đườn g dây N-1 PN-i (MW) 16,8659 QN-i RN-i (Ω) (MVAr) 9,0999 9,277 XN-i (Ω) QB-i (MVAr) 9,7221 RB-i (Ω) 1,27 XB-i (Ω) 9,0708 PB-i (MW) 16,5369 N-2 16,2407 7,85 15,75 15,4 15,7836 9,2451 1,27 27,95 N-3 13,7403 7,2621 8,1125 7,9322 13,5247 7,8336 1,27 27,95 N-4 15,4763 7,1732 8,7715 1,27 27,95 13,487 16,754 6,435 15,0305 22,9065 17,135 4,95 N-5 22,5686 13,6603 1,27 27,95 27,95 N-6 25,4785 N-7 27,0986 14,721 14,932 8,8855 9,6211 11,551 12,507 24,8111 14,7874 26,3188 15,7745 0,93 0,93 21,75 21,75 BẢNG TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 UN-I (kV) 2,0783 3,2755 1,4702 3,3511 1,7407 3,4473 3,8912 Ui (kV) 112,9217 111,7245 113,5298 111,6489 113,2593 111,5527 111,1088 UB-I (kV) 2,5924 2,4923 2,0799 2,3668 3,6241 3,0911 3,3094 U’Hi (kV) 110,3293 109,2322 111,4499 109,2821 109,6352 108,4616 107,7994 Uiq (kV) 21,1065 20,8966 21,3209 20,9061 20,9737 20,7492 20,6225 7.1.3: chế độ cố : với UN = 121 kV Đường dây N-1 PN-i (MW) 23,1365 QN-i (MVAr) 14,0705 RN-i (Ω) XN-i (Ω) PB-i (MW) 22,065 21,059 18,043 20,054 30,122 18,5540 18,1417 N-2 22,6514 13,463 31,5000 30,8000 N-3 18,6898 11,099 16,2250 15,8644 N-4 21,6135 12,6726 34,2710 33,5094 N-5 31,2149 20,1615 9,9000 12,8700 N-6 35,3928 23,0451 17,7710 N-7 37,87 24,5832 19,2421 23,1023 33,108 25,0148 35,122 QB-i (MVAr) 13,323 12,656 10,687 RB-i (Ω) 1,27 XB-i (Ω) 1,27 27,95 1,27 27,95 11,993 18,884 20,347 21,744 1,27 27,95 1,27 27,95 27,95 0,935 21,75 0,935 21,75 ta có bảng tính toán sau: BẢNG TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 UN-I (kV) 5,6573 9,3238 3,9613 9,6311 4,6984 9,598 11,1045 Ui (kV) 115,3427 111,6762 117,0387 111,3689 116,3016 111,402 109,8955 UB-I (kV) 3,4716 3,407 2,748 3,2386 4,8673 4,2506 4,6024 U’Hi (kV) 111,8711 108,2692 114,2907 108,1303 111,4343 107,1514 105,2931 Uiq sc (kV) 21,4014 20,7124 21,8643 20,6858 21,3179 20,4985 20,143 7.2: điều chỉnh điện áp: 7.2.1: yêu cầu điều chỉnh điện áp: + Yêu cầu điều chỉnh điện áp T, độ lệch điện áp cho phép góp họ áp là: Chế độ phụ tải cực tiểu: Umin% ≤ 7.5% Chế độ phụ tải cực đại: Umax% ≥ 2.5% Chế độ cố : Usc%-2,5% Vậy nên: điện áp yêu cầu chế độ cực đại : Uy/c= Uđm+2,5%.Uđm= 22,55 (kV) điện áp yêu cầu chế độ cực tiểu: Uy/c= Uđm+ 7,5%.Uđm= 23,65 (kV) điện áp yêu cầu chế độ cố : Uy/c = Uđm-2,5%.Uđm= 21,45 (kV) + Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT, độ lệch điện áp cho phép góp hạ áp là: Trong chế độ phụ tải cực tiểu: Umin% = Trong chế độ phụ tải cực đại: Umax% = % Trong chế độ cố: Usc% = (05)% Vậy nên: điện áp yêu cầu chế độ cực đại : U y/c= Uđm+5%.Uđm= 22+5%.22=23,1 (kV) điện áp yêu cầu chế độ cực tiểu: Uy/c= Uđm = 22(kV) điện áp yêu cầu chế độ cố : Uy/c = Uđm+5%.Uđm = 23,1(kV) 7.2.2:Các máy biến áp có điều chỉnh điện áp : a) Máy biến áp thường( có đầu phân áp cố định ) Phạm vi điều chỉnh điện áp máy biến áp có đầu phân áp cố định là: U patc = 115 ± 2.2,5%.115 n -2 -1 Upa (kV) 109,25 112,125 115 117,875 120,75 b) Máy biến áp có điều chỉnh điện áp tải Phạm vi điều chỉnh điện áp máy biến áp điều chỉnh tải là: U patc = 115 ± 9.1, 78%.115 N -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Upatc (kV) N 96,5 77 98,62 100,6 71 102,7 18 104,7 65 106,8 12 108,85 110,90 112,9 53 115 Upatc (kV) 115 117,0 47 119,0 94 121,1 41 123,1 88 125,2 35 127,28 129,32 131,3 76 133,4 23 7.2.3: Chọn đầu phân áp MBA Tất trạm chọn MBA thường, không chọn nấc phân áp cho trạm trạm sử dụng MBA có điều áp tải a): Máy biến áp thường: Xét trạm ta có: = = Với Uq min, Uq max: điện áp hạ áp quy đổi phía cao áp Vậy Uđc max= =109,4413 (kV) Uđc ==110,3293 (kV) Ta có: Uđc tb= (Uđc max+ Uđc min)= ( 109,4413 +110,3293)= 109,8853 (kV) Dựa vào bảng ta có nấc phân áp gần 109,25 (kV) Kiểm tra: Chế độ max: Điện áp hạ áp TBA thực: U1t max== =23,1405 (kV) Độ lệch điện áp góp hạ áp: Umax%= 100=.100=5,1841% 5% nên đạt yêu cầu Chế độ min: Điện áp hạ áp TBA thực: U1t min===22,2173 (kV) Độ lệch điện áp góp hạ áp: Umin%=.100=.100=0,9877 % nên không đạt yêu cầu Xét trạm ta có: === 108,0173 (kV) = == 109,2322 (kV) Uđc tb= (Uđc max+ Uđc min)= (108,0173+109,2322 )= 108,62475 (kV) Dựa vào bảng ta có nấc phân áp gần 109,25 (kV) Kiểm tra: Chế độ max: U2t max== = 22,8394 (kV) Umax%= 100=.100=3,8155% 2,5% nên đạt yêu cầu Chế độ min: U3t min===22.443 (kV) Umin%=.100=.100= 2,0136%< 7,5% nên đạt yêu cầu Chế độ cố: U3t sc= = =23,0151 (kV) Usc%=.100=.100=4,6141% > -2,5% nên đạt yêu cầu Xét trạm 4: ta có: ===110,707 (kV) = ==101,6578 (kV) Uđc tb= (Uđc max+ Uđc min)= (110,707+101,6578)= 106,1824 (kV) Dựa vào bảng ta có nấc phân áp gần 109,25 (kV) Kiểm tra: Chế độ max: U4t max== =22,8507 (kV) Umax%= 100=.100= 3,8668% > 2,5% nên đạt yêu cầu Chế độ min: U4t min===22,0065 (kV) Umin%=.100=.100=0,0295%< 7,5% nên đạt yêu cầu Chế độ cố: U4t sc= = = 21,7745 (kV) Usc%=.100=.100=-1,025% > -2,5% nên đạt yêu cầu Xét trạm ta có: ===108,5403 (kV) = ==109,6352 (kV) Uđc tb= (Uđc max+ Uđc min)= ( 108,5403 +109,6352)= 109,08775 (kV) Dựa vào bảng ta có nấc phân áp gần 109,25 (kV) Kiểm tra: Chế độ max: U5t max== = 22,9499 (kV) Umax%= 100=.100=4,3177%