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

ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN LỜI NÓI ĐẦU + Thiết kế hệ thống cung cấp điện giúp thiết kế, tính toán hệ thống mạng lưới truyền tải điện, cung cấp phân phối điện Từ có phương án xây dựng nắp đặt mạng lưới cho tiết kiệm hiệu Thiết kế hệ thống cung cấp điện công việc quan trọng khó khăn, hệ thống nhỏ yêu cầu kiến thức từ nhiều chuyên ngành hẹp Lý thuyết mạch, Mạng điện Mạng lưới thiết kế dư thừa gây lãng phí kinh tế tổn hao lớn Thiết kế sai dẫn đến độ tin cậy dẫn điện thấp hư hỏng cháy nổ… Sau thời gian học tập tìm hiểu kiến thức môn hướng dẫn bảo nhiệt tình thầy Nguyễn Đức Thuận em hoàn thành Đồ án thiết kế lưới điện khu vực Trong đồ án môn học em trình bày về: Thiết kế hệ thống điện có nguồn phụ tải Đồ án gồm: Chương 1: Phân tích nguồn cung cấp điện phụ tải , cân công suất Chương 2: Dự kiến phương án nối dây Chương 3: Tính toán kĩ thuật phương án Chương 4: Tính toán kinh tế,chọn phương án tối ưu Chương 5:Chọn máy biến áp sơ đồ nối điện Chương 6: Tính toán xác chế độ xác lập lưới điện Chương 7:Tính toán điện áp nút điều chỉnh điện áp Chương 8:Tính toán tiêu kinh tế kĩ thuật lưới điện Em thấy môn học hay thú vị.Trong năm học tập, nghiên cứu lần chúng em tiếp cận với kiến thức thực tế ĐIỆN-thứ theo em ngày sống Tuy nhiên, lượng kiến thức kinh nghiệm thực tế em hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi sai sót hạn chế Em mong nhận bảo giúp đỡ thầy, để em hoàn thiện thêm kiến thức Em xin chân thành cảm ơn Thầy! Hà Nội, tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Mạnh Thế SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I.Phân tích nguồn,phụ tải 1.1.1.Phân tích nguồn NÐ Trong hệ thống điện có nguồn điện lấy từ góp cao áp nhà máy điện trạm trung gian địa phương, có công suất vô lớn cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải, có giới hạn công suất phản kháng, hệ số công suất SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 cosϕ N = 0,85 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN 1.1.2.Phân tích phụ tải - Lưới điện khu vực mà ta cần thiết kế gồm có phụ tải Trong hộ phụ tải tất hộ phụ tải có mức đảm bảo cung cấp điện mức cao (mức I) nghĩa không phép điện trường hợp nào, điện gây hậu nghiêm trọng, nên cung cấp đường dây kép mạch vòng để đảm bảo độ an toàn cung cấp điện liên tục max =172 (MW) Tmax=5000 (h) -Điện áp phía hạ UH=10KV -Trong mạng điện thiết kế tất phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Ta có : Pmin=70% Pmax = Pmax + Jqmax ϕ với cos = 0,9 Qmax = Pmax tgϕ max = Pmax + Jqmax ⇒ Qmin = Pmin tgϕ = Pmin + Jqmin max tgϕ = 0,48 Bảng 1.1 Số liệu phụ tải: Phụ tải Pmax (MW) cosφ 22 0,9 0,48 10,56 20 19 23 0,9 0,9 0,9 0,48 0,48 0,48 9,6 9,12 11,04 27 0,9 0,48 12,96 31 0,9 0,48 14,88 30 0,9 0,48 14,4 tanφ Qmax (MVAr) Pmin Qmin (MVA) (MW) (MVA) 22+10,56 j 20+9,6j 19+9,12j 23+11,04 j 27+12,96 j 31+14,88 j 30+14,4j 15,4 (MVAR ) 7,392 14 13,3 16,1 6,72 6,384 7,728 14+6,72j 13,3+6,384j 16,1+7,728j 18,9 9,072 18,9+9,072j 21,7 10,416 21,7+10,416j 21 10,08 21+10,08j max 15,4+7,392j 1.2.Cân công suất 1.2.1.Cân công suất tác dụng SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Một đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn điện đến hộ tiêu thụ không tích lũy điện thành số lượng nhìn thấy Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu xung điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, cần phản có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện đề quan trọng, xung quan đến vận hành phát triển hệ thống điện Ta có phương trình cân công suất tác dụng hệ thống : ∑ P =∑ P N = m∑ Pmax i + ∑ ∆Pmax +Pdt yc i =1 Trong : m: Hệ số đồng thời ∑P i =1 max i : Tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ cực đại ∑ ∆P max : Tổng tổn thất công suất tác dụng lưới Pdt : Công suất tác dụng dự trữ ∑P yc Xác định m=1 : ∑P i =1 max i =172 MW ∑ ∆Pmax ∑P = 5% i =1 max i = 0,05 172=8,6 MW SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN Pdt GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN bé nên bỏ qua ∑P yc = 172+8,6=180,6 MW Vậỵ chế độ phụ tải max công suất tác dụng phát nguồn điện :  ∑P N = 180,6 MW Việc cân công suất giúp cho tần số lưới điện giữ ổn định 1.2.2.Cân công suất phản kháng Sản suất tiêu thụ điên dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân đòi hỏi công suất tác dụng, mà công suất phản kháng Sự cần công suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện Nếu công suất phản kháng phát lơn công suất phán kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng Ngược lại, thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì vậy, để đảm bảo chất lượng điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiền hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân công suất phản kháng hệ thống: ∑Q yc = m∑ Qmax i + ∑ ∆Qba + ∑ ∆QL − ∑ ∆QC + Qdt i =1 Trong : m: Hệ số đồng thời ∑Q i =1 max i : Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN ∑ ∆Q ba : Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp ∑ ∆Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây ∑ ∆Q C : Tổng tổn thất công suất phản kháng điện dung đường dây gây Qdt : Công suất phản kháng dự trữ ∑Q Xác định m= yc : ∑Q max i i =1 = 82,56 MVAr ∑ ∆Qba ∑Q i =1 = 15% x C L Qdt =0,15 x 82,56 = 12,384 MVAr ∑ ∆Q ∑ ∆Q Tính sơ max i = bé nên bỏ qua ∑Q yc = 82,46 + 12,384 = 94,944 MVAr Ta có : N=N tgϕ = 180,6 0,62 = 111,972 MVAr  So sánh : YC < N ⇒ Không phải bù công suất SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 2.1:Mở đầu - Theo yêu cầu thiết kế, ta phải đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ điện loại I loại phụ tải quan trọng Đối với loại phụ tải ngừng cung cấp điện gây nguy hiểm đến tính mạng người, làm hư hỏng thiết bị để phục hồi lại trạng thái làm việc bình thường bắt buộc xí nghiệp phải ngừng sản xuất thời gian dài, vv Vì mức độ quan trọng hộ phụ tải nên đường dây mạng điện phải bố trí hợp lí cho gặp cố hỏng phận đường dây phải đảm bảo cung cấp điện _ung tục, phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ phụ tải - Việc lựa chọn phương án nối dây mạng điện phải đảm bảo yêu cầu sau: SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN + Cung cấp điện liên tục + Đảm bảo chất lượng điện + Đảm bảo tính linh hoạt mạng điện + Đảm bảo tính kinh tế có khả phát triển tương lai + Đảm bảo an toàn cho người cho thiết bị +Đối với phụ tải loại I ta dùng dây kép mạch vòng 2.2.Phương án nối dây SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN 2.2.1.Phương án hình tia ND SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN 2.2.2.Phương án ;ung thông ND 2.2.3.Phương án lưới kín SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường -Chế độ phụ tải cực đại -Chế độ phụ tải cực tiểu -Chế độ cố 2.Các máy biến áp có điều chỉnh điện áp 2.1.Máy biến áp thường Phạm vi điều chỉnh điện áp: Upa= 115 ± 2.2,5%.115 Bảng 7.4:thông số đầu phân áp MBA thường n -2 109,25 Upa 2.2.Máy biến áp tải Upa = 115 ± -1 112,125 115 117,875 120,75 9.1,78%.115 Bảng 7.5.thông số đầu phân áp MBA tải n Udctc (Kv) n Udctc (Kv) -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 96,58 98,62 100,6 102,7 104,7 106,8 108,8 110,9 112,9 5 115,0 117,0 119,0 121,1 123,1 125,2 127,2 129,3 131,3 133,42 Chọn đầu phân áp máy biến áp 3.1Máy biến áp thường Xét trạm biến áp : Có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 50 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Bởi máy biến áp không điều chỉnh tải, cần chọn đầu điều chỉnh cho hai chế độ phụ tải lớn nhỏ Theo bảng ta chọn đầu điều chỉnh -2 với =109,25 (Kv) Kiểm tra: Điện áp thực góp hạ áp chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu,sự cố là: Độ lệch điên áp góp hạ áp trạm cấc chế độ là: # 5% # 0% # (0%-5%)  Kết luận: Trạm không chọn đầu phân áp máy biến áp thường Tính toán tương tự cho phụ tải ta có bảng sau: Bảng 7.6:chọn đầu phân áp MBA thường Trạm BA Udcmax (Kv) Udcmin (Kv) Udc (Kv) Utmax (Kv) Utmin (Kv) 112.48 109.10 110.65 109.60 112.03 108.44 109.11 103.20 101.06 102.04 101.35 102.90 100.61 100.99 107.84 105.08 106.35 105.48 107.47 104.52 105.05 10.55 10.24 10.38 10.28 10.51 10.17 10.24 10.16 9.94 10.04 9.97 10.13 9.90 9.94 SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Utsc (Kv) 9.758 9.257 9.522 9.424 9.744 9.176 9.277 umax % umin % 5.53 2.36 3.82 2.83 5.11 1.74 2.37 1.55 -0.56 0.41 -0.27 1.26 -1.00 -0.63 Usc % Đầu PA -2.41582 -7.42582 -4.77962 -5.76222 -2.55769 -8.23941 -7.22788 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 Page 51 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Từ bảng ta nhận thấy tất trạm có độ lệch điện áp góp hạ áp không thỏa mãn điều kiện có yêu cầu điều chỉnh khác thường Do ta phải sử dụng MBA điều chỉnh tải cho trạm 3.2.MBA điều áp tải Xét trạm biến áp : Có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=-3 với Upa = 108,86Kv Chọn đầu phân áp n = -2 với điện áp tiêu chuẩn Upa = 110,91KV Chọn đầu phân áp n = -6 với điện áp tiêu chuẩn Upa = 102,76KV Kiểm tra: Điện áp thực thamh góp hạ áp phụ tải cực đại: U t max = U q max U Hdm U tc = 115,29.10 = 10,59 KV 108,86 Điện áp thực góp hạ áp phụ tải cực tiểu: U t = U q U Hdm U tc = 110,94.10 = 10 KV 110,91 Điện áp thực góp hạ áp chế độ sau cố: SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 52 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN U tsc = U qsc U Hdm U tc = GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN 106,61.10 = 10,37 KV 102,76 Độ lệch điện áp phụ tải cực đại: δ U % max = U t max − U Hdm 10,59 − 10 100 = 100 = 5,9% U dm 10 Độ lệch điện áp phụ tải cực tiểu: δ U % = U t max − U Hdm 10 − 10 100 = 100 = 0% U dm 10 Độ lệch điện áp chế độ sau cố: δ U % sc = U tsc − U Hdm 10.37 − 10 100 = 100 = 3,7% U dm 10 Kết luận: trạm không thỏa mãn Tương tự trạm khác ta có: Bảng 7.7.chọn đầu phân áp MBA tải Trạm Udcmax Udcmin Udcsc Utmax Utmin BA (Kv) (Kv) (Kv) (Kv) (Kv) 101.5 109.80 110.94 10.59 10.00 106.50 108.64 96.32 10.47 9.98 108.02 109.70 99.07 10.42 10.08 106.99 108.96 98.05 10.52 10.01 101.3 109.36 110.62 10.55 9.97 105.86 108.15 95.47 10.41 9.94 106.51 108.57 96.53 10.47 9.97 SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Utsc (Kv) dUmax dUmin % % dUsc % nmi nmax n nsc 10.38 9.27 11.12 10.44 5.91 4.69 4.19 5.18 0.00 3.79 -0.20 -7.30 0.77 11.23 0.09 4.39 -3 -4 -3 -4 -2 -3 -3 -3 -6 -9 -8 -8 10.57 10.38 10.49 5.48 4.06 4.71 -0.26 -0.65 -0.27 -3 -4 -4 -2 -3 -3 -7 -9 -9 5.75 3.80 4.95 Page 53 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Qua bảng 7.7 ta thấy đầu phân áp trạm 1,2,3,5,6,7 không thỏa mãn điều kiện nên ta chọn loại máy biến áp có điều chỉnh tải điều chỉnh thiết bị khác (lắp tụ bù…) Còn trạm thỏa mãn điều kiện nên ta chọn loại máy biến áp có điều chỉnh tải CHƯƠNG TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 8.1 Vốn đầu tư Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện xác định theo công thức: K = Kd + Kt (8.1) SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 54 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trong đó: + Kd : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây + Kt : Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Kt = (8.2) Với VBi giá thành máy biến áp, n hệ số trạm biến áp ; n = với trạm có máy biến, n = 1,8 với trạm có máy biến áp Vốn đầu tư cho trạm hạ áp xác định theo bảng sau: Bảng 8.1: Giá thành máy biến áp Công suất định mức (MVA) Giá thành (1010 đ/trạm) 16 25 32 40 16 25 32 40 Ở chương ta chọn phương án I phương án tối ưu để đem tính toán với Kd = Z = 263452,72.106đồng Bảng 8.2: Vốn đầu tư cho trạm biến áp Trạm Biến áp Số MBA Hệ số TBA Tổng 2 2 2 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Công suất đinh mức MBA (MVA) 25 16 16 25 25 25 25 Kt (10^9đ) 31.38 28.52 27.10 32.80 38.51 44.21 42.78 245.30 Page 55 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện là: K = Kđ + Kt = 263,45.109+245,30.109=508,75.109 đ 8.2 Tổn thất công suất tác dụng lưới điện Tổn thất công suất tác dụng mạng điện gồm tổn thất công suất đường dây tổn thất công suất tác dụng trạm biến áp chế độ phụ tải cực đại.Ta có Tổn thất công suất tác dụng đường dây là: Tổn thất công suất tác dụng cuộn dây máy biến áp là: Tổn thất công suất tác dụng lõi thép máy biến áp là: Như vậy, tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện là: 8.3 Tổn thất điện lưới điện Tổn thất điện lưới điện tính sau: (8.3) Trong đó: : Tổn thất công suất tác dụng đường dây : Tổn thất công suất tác dụng cuộn dây máy biến áp : Thời gian tổn thất công suất lớn phụ tải t: Thời gian làm việc năm lưới điện, t = 8760 h Từ công thức ta có bảng: Bảng 8:3.tổn thất điện lưới SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 56 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Phụ tải ∆Pi(MW) ∆PBi(MW) ∆P0i(MW) Tmaxi(h) τi(h) ∆Ai(MWh) 0.48 0.06 0.058 5000 3410.93 2349.98 0.73 0.09 0.042 5000 3410.93 3164.89 0.51 0.08 0.042 5000 3410.93 2380.37 0.98 0.07 0.058 5000 3410.93 4089.56 0.53 0.09 0.058 5000 3410.93 2622.86 1.18 0.12 0.058 5000 3410.93 4942.29 1.16 0.12 0.058 5000 3410.93 4874.08 Tổng 24424.03 8.4.Chi phí vận hành lưới điện Y = (a vhd K d + a vht Kt ) + ∆ A.c - Trong đó: avhd: hệ số vận hành đường dây, avhd = 0,04 avht: hệ số vận hành thiết bị trạm biến áp, avht = 0,1 c: giá thành 1kWh, c = 700 đ/kWh Y = (0,04.263,45.109 + 0,1 245,30.109 ) + 24424,03.700 = 1,12.1011 đồng 8.5.Chi phí tính toán lưới điện Z = atc K + Y SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 57 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Trong đó: • atc hệ số định mức hiệu vốn đầu tư (atc = 0,125) Z = 0,125 508,75.109 + 1,12.1011 =1,8.1011 (đồng) 8.6 Giá thành truyền tải điện Y Y 1,12.1011 β= = = = 130232,56 A ΣPmax Tmax 8,6.105 (đồng/MWh) TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Đạm Mạng lưới điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 Nguyễn Văn Đạm Thiết kế mạng hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2008 Trần Bách Lưới điện hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2000 SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 Page 58 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Page 59 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Page 60 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Page 61 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Page 62 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Page 63 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN SVTH:NGUYỄN MẠNH THẾ : D8-H3 MSV:1381110248 GVHD:Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN Page 64