thiết kế mạng lưới điện khu vực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÔN HỌC Họ tên sinh viên Lớp Ngành : Nguyễn Viết Cường : Đ1 - H3 : Hệ thống điện ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC I - SỐ LIỆU CHO BIẾT: Sơ đồ mặt vị trí nguồn điện phụ tải cho hình vẽ: Tỉ lệ: đơn vị = km Nguồn N Hệ thống có công suất vô lớn NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Phụ tải: Phụ tải Thuộc hộ loại I I I III I I Smax (MVA) 37 45 50 30 38 36 Smin cosϕ (MVA) 24 22 24 18 22 25 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Tmax UH (kV) 5000 5000 5000 5000 5000 5000 22 22 22 22 22 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT KT T KT KT Điện áp cao áp nhà máy điện phụ tải cực đại, cố nặng nề là: 110% phụ tải cực tiểu 105% điện áp danh định Đối với tất hộ tiêu thụ (trạm hạ thế): Pmin = 60% Pmax ; Tmax = 4800 Giá điện tổn thất: 500 đ/kWh Giá thiết bị bù 150.000 đ/kVAr II – NỘI DUNG PHẦN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC Cân công suất, lựa chọn phương án hợp lý Lựa chọn máy biến áp sơ đồ nối điện Giải tích chế độ hệ thống điện Tính toán bù CSPK Tính toán điều chỉnh điện áp nút Tính toán giá thành tải điện NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực 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 sáu 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 Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy Nguyễn Ngọc Trung giúp em hoàn thành đồ án môn học Hà Nội,tháng 06 năm 2009 Sinh viên: Nguyễn Viết Cường NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ o0o -A.PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Nguồn công suất vô lớn Nguồn công suất vô lớn nguồn có công suất lớn nhiều lần so với công suất phụ tải (thường từ 5-7 lần) Trong biến đổi phụ tải điện áp góp nguồn không đổi NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Phân tích phụ tải Phụ tải Thuộc hộ loại I I I III I I Smax Smin cosϕ (MVA) (MVA) 37 45 50 30 38 36 24 22 24 18 22 25 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 Tmax UH (kV) 5000 5000 5000 5000 5000 5000 22 22 22 22 22 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT KT T KT KT + Hộ phụ tải loại I gồm hộ: 1,2,3,5,6 phụ tải quan trọng có yêu cầu cung cấp điện liên tục Nếu xảy tượng điện gây hậu thiệt hại nghiêm trọng an ninh, trị Vì phải có dự phòng chán Mỗi phụ tải phải cấp điện mạch, để đảm bảo cấp điện liên tục đảm bảo chất lượng điện chế độ vận hành + Hộ phụ tải loại III hộ Là hộ phụ tải quan trọng để giảm chi phí đầu tư ta cần cấp điện mạch đơn S= P Cosϕ ; Q = P.tgϕ = S.sinϕ Ta có bảng số liệu: Phụ tải Điện áp thứ cấp Loại hộ phụ tải Yêu cầu ĐCĐA Smax (MVA) Smin (MVA) Cos Pmax (MW) Pmin (MW) Qmax (MVAr) Qmin (MVAr) 22.000 I KT 37.000 24.000 0.850 31.450 20.400 19.499 22.000 I KT 45.000 22.000 0.850 38.250 18.700 23.715 22.000 I KT 50.000 24.000 0.850 42.500 20.400 26.350 22.000 III T 30.000 18.000 0.850 25.500 15.300 15.810 22.000 I KT 38.000 22.000 0.850 32.300 18.700 20.026 22.000 I KT 36.000 25.000 0.850 30.600 21.250 18.972 12.648 11.594 12.648 9.486 11.594 13.175 II – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Do nguồn có công suất vô lớn nên đáp ứng đầy đủ mặt công suất chất lượng điện áp cho tất phụ tải điện NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực B DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực I.Phương pháp tính toán chung 1.Lựa chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện Lựa chọn điện áp định mức vấn đề quan trọng trình thiết kế mạng điện ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện vốn, đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành,… Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố công suất phụ tải, khoảng cách phụ tải với nguồn cấp, vị trí tương đối phụ tải với nhau, phụ thuộc vào sơ đồ mạng điện thiết kế Như vậy, chọn điện áp định mức mạng điện xác định chủ yếu điều kiện kinh tế Điện áp định mức mạng điện xác định đồng thời với sơ đồ cung cấp điện theo giá công suất truyền tải khoảng cách truyền tải công suất đoạn đường dây mạng điện Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn yêu cầu sau: NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực + Đáp ứng yêu cầu phụ tải + Phù hợp với lưới điện lưới điện quốc gia + Mạng điện có chi phí tính toán nhỏ Có thể tính toán công thức điện áp định mức theo công thức thực nghiệm sau: U i = 4,34 l i + 16 Pi (kV) Trong đó: Pi : công suất truyền đoạn đường đường dây thứ i (MW) Li : chiều dài đoạn đường dây thứ i (km) 2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn: Chọn tiết diện dây dẫn mạng điện thiết kế tiến hành có ý đến tiêu kinh tế - kỹ thuật, khả tải dây dẫn theo điều kiện phát nóng điều kiện sau cố, độ bền đường dây không điều kiện tạo thành vầng quang điện Dây dẫn lựa chọn dây nhôm lõi thép, loại dây dẫn điện tốt lại đảm bảo dộ bền cơ, sử dụng rộng rãi thực tế Vì mạng điện thiết kế mạng điện 110KV, có chiều dài lớn nên tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ dòng kinh tế ( JKT) FKT = I max J KT Với : FKT – tiết diện dây dẫn tính theo đường dây thứ i Imax – dòng điện chạy đường dây thứ i phụ tải cực đại, A JKT – mật độ dòng kinh tế, phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất lớn loại dây dẫn (A/mm2 ), ta có Jkt = 1,1 ( A/mm2 ) Đối với đường dây đơn : I max = Đối với đường dây kép: I max Smax × 103 ( A) × U dm S max = ×103 ( A) × U dm * Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện vầng quang điều kiện phát nóng dây dẫn: - Theo điều kiện vầng quang: cấp điện áp 110 kV, để đảm bảo không phát sinh vầng quang dây dẫn phải có tiết diện F ≥ 70 mm Điều kiện phối hợp với độ bền học - Theo điều kiện phát nóng dây dẫn: Sự cố dùng để kiểm tra điều kiện kỹ thuật với lộ kép đứt nhánh lộ kép đường dây, với mạch vòng ta phải xét đến cố xảy nhánh NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Kiểm tra điều kiện phát nóng dòng điện làm việc dây dẫn xảy cố phải thỏa mãn điều kiện: Isc ≤ 0,8.Icp Icp: giá trị dòng điện tải cho phép đặt t Isc: giá trị dòng điện đường dây xảy cố 3.Tổn thất điện áp lưới điện: Tổn thất điện áp lúc bình thường cố mạng tổn thất điện áp lớn từ nguồn tới phụ tải phụ tải cực đại bình thường phụ tải cực đại cố Và xác định theo công thức: ∆U% = Pi Ri + Qi X i 100% % U dm Trong đó: Pi, Qi :công suất tác dụng công suất phản kháng đường dây thứ i Ri, Xi :điện trở tác dụng điện kháng đường dây thứ i Chú ý tổn thất điện áp tính cho phạm vi cấp điện áp ta tính tổn thất điện áp cực đại lúc bình thường xảy cố nặng nề nhất, trị số tổn thất điện áp phải thoả mãn yêu cầu sau: Đối với trường hợp dùng máy biến áp thường: ∆Umaxbt ≤ 10% ∆Umaxsc ≤ 20% Đối với truường hợp dùng mba điều áp tải thì: ∆Umaxbt ≤ 15-20% ∆Umaxsc ≤ 20-25% NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực II.Tính toán chi tiết cho phương án 1.Phương án I: a/Lựa chọn cấp điện áp vận hành: Để thuận tiện cho tính toán, ta lựa chọn điện áp cho phương án lấy kết dùng cho phương án lại Trong thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính: (kV) U i = 4,34 li + 16Pi UN-1 = 4,34 46.648 + 16.31,45 = 101.770 kV Tương tự cho nhánh lại ta có kết cho bảng: Đường dây Smax(MW) Pmax(W) Li(km) Ui(kV) N-1 31,45+j19,50 31,45 46,65 101.77 N-2 38,25+j23,72 38,25 46,65 111.38 N-3 42,50+j26,35 42,50 32,00 115.81 N-4 25,50+j15,81 25,50 50,60 92.94 N-5 32,30+j20,03 32,30 40,00 102.41 N-6 30,60+j18,98 30,60 24,00 98.36 Udm(kV) 110 110 110 110 110 110 Nhận xét: Từ bảng kết ta thấy hầu hết giá trị điện áp tính cho đoạn nằm khoảng (60-110) kV Để đảm bảo cho toàn mạng ta chọn điện áp chung cho phương án cấp 110 kV.( Áp dụng cho phương án sau) NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực CHƯƠNG IV BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIỆN -o0o Dựa vào hàm chi phí tính toán để tối ưu hoá dung lượng thiết bị bù bao gồm: + Vốn đầu tư cho thiết bị bù + Tổn thất điện thiết bị bù gây + Tổn thất lưới điện sau đặt thiết bị bù Z = Z1 + Z2 + Z3 Z1 = K0.QbΣ Trong đó: Z1: Vốn đầu tư chi phí lắp thiết bị bù K0: Vốn đầu tư cho đơn vị bù (đ/kAVr, đ/MAVr) K0 = 150.106 (đ/MAVr) QbΣ: Tổng dung lượng bù CSPK (kVAr, MVAr) Z2 = ∆P0.QbΣ C0 Trong đó: Z2: Chi phí tổn thất điện thiết bị bù gây ∆P0: Tổn thất công suất tác dụng đơn vị dung lượng (kW, kVA) ∆P0 = 0,005(kW/kVAr) C0: Giá đơn vị tổn thất CSTD (đ/kW) C0 = 15.109 (đ/MW) Z3 = ∆A C0 = ∆Pmax.τ.C Trong đó: Z3: Tổn thất điện lưới điện sau lắp đặt thiết bị bù τ = (0,124 + Tmax 10 −4 ) 8760 ∆Pmax = ( Q − Qb ) R Nên Z = U đm ( Q − Qb ) R U đm C Với R = Rd + Rb Để hàm chi phí nhỏ đạo hàm hàm chi phí theo công suất bù phải ∂Z =0 ∂Qb 0: ↔ 2.R.C ∂Z = ( K + ∆P0 C ) − (Q − Qb ∑ ) = ∂Qb U đm ↔ Qb ∑ = Q − U đm ( K + ∆P0 C ) 2.R.C NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực + Sau tính đựoc giá trị Qbi phải thoả mãn yêu cầu Qbi≥ + Nếu hộ phụ tải mà ta tính Q bi< ta chọn Qbi= 0, tức hộ phụ tải ta tiến hành bù công suất phản kháng Vậy sau tối ưu công suất thiết bị bù, hệ số công suất là: tgϕ = Qi − Qb Pi * Xét đoạn đường dây N-1: Ta có: Phụ tải 1: U đm Qb1 = Q1 − ( K + ∆P0 C0 ) 2.R.C0 Qb1 = 19,5 − 1102 (150.106 + 0,005.15.109 ) 2.(7,7 + 0,935).15.10 Qb1 = 8,99 MVAr Tương tự cho đường dây khác: Phụ tải Qmax,MVAr (trước bù) Rd RB Qbù (MVAr) 19.5 23.715 26.35 15.81 20.026 18.972 7.7 6.3 4.32 10.63 6.6 3.24 0.935 0.72 0.72 1.87 0.935 0.935 8.990 10.788 8.344 8.550 7.982 -2.765 Qmax (sau bù) (MVAr) 10.51 12.93 18.01 7.26 12.04 Cos ϕ 0.948 0.947 0.921 0.962 0.937 Ta thấy Qb6 = -2,765 MVAr → Qb6 < nên ta bù công suất phản kháng cho phụ tải CHƯƠNG V NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP -o0o -I TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN Chọn điện áp vận hành nhà máy điện xác định điện áp điểm mạng điện để có phương thức điều áp đảm bảo yêu cầu điện áp phụ tải trạng thái vận hành Tổn thất điện áp đường dây N-i: ∆U i = Pi R Di + Qi X Di Ui (kV) Trong đó: Pi: Công suất tác dụng chạy đường dây thứ i (MW) Qi: Công suất phản kháng chạy đường dây thứ i (MVAr) RDi: Điện trở đường dây thứ i (Ω) XDi: Điện kháng đường dây thứ i (Ω) Ui : Điện áp đầu đường dây thứ i (kV) Chế độ phụ tải cực đại: Theo nhiệm vụ thiết kế chế độ phụ tải cực đại điện áp cao áp hệ thống điện 110% điện áp danh định UN = 110% Uđm = 110%.110 = 121 (kV) Tính toán điện áp cho nút nhánh Sơ đồ thay thế: Tổn thất điện áp nhánh N- 1: ∆U N = P1' R1 + Q1' X 32,527.7,7 + 20,102.10,01 = = 3,881 UN 121 kV Điện áp góp cao áp TBA1 : UC1 = UN1 - ∆U N = 121 – 3,881 = 117,119 NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 kV 55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Công suất truyền vào cuộn dây MBA : S 'B1 = 31,617 + j 22, 226 MVA Tổn thất điện áp máy biến áp : PB' 1.RB1 + QB' X B1 31, 617.0,935 + 22, 226.21, 75 = = 4,38 kV UC 117,119 ∆U B1 = Điện áp phía hạ áp TBA quy đổi phía cao áp : UH1 = UC1 - ∆UB1 = 117,119 – 4,38 = 112,739 kV Tính toán tương tự cho nhánh N-2 đến N-6 : Phụ tải RB (Ω) XB (Ω) Ui Pbi (MW) Qbi (MVAr) ∆UBi (kV) UHi (kV) N-1 0.935 21.75 117.119 31.547 21.746 4.290 112.829 N-2 0,72 17,4 116.727 38.361 26.378 4.169 112.558 N-3 0,72 17,4 117.726 42.637 29.631 4.640 113.085 N-4 1,87 43,5 115.212 25.627 18.763 7.500 107.711 N-5 0.935 21.75 117.576 32.402 22.399 4.401 113.174 N-6 0,935 43.5 119.269 30.692 21.106 4.090 115.180 Chế độ phụ tải cực tiểu: Sơ đồ thay Chế độ phụ tải cực tiểu điện áp cao áp hệ thống điện : UN = 105% Uđm = 105% 110 = 115,5 kV Tổn thất điện áp nhánh N- 1: ∆U N = P1' R1 + Q1' X 20,879.7, 697 + 13.051.10, 006 = = 2, 407 (kV) UN 121 Điện áp góp cao áp TBA1 : UC1 = UN - ∆UN1 = 115,5 – 2,407 = 113,093 kV Công suất truyền vào cuộn dây MBA : S 'B1 = 20, 441 + j13,588 MVA NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 56 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Tổn thất điện áp máy biến áp : ∆U B1 = PB' 1.RB1 + QB' X B1 20, 441.0,935 + 13,588.21, 75 = = 2, 782 kV UC 113, 093 Điện áp phía hạ áp TBA quy đổi phía cao áp : UH1 = U1 - ∆UB1 = 113,093 – 2,782= 110,310 kV Tính toán tương tự cho nhánh lại: Phụ tải RB (Ω) XB (Ω) Ui Pbi (MW) Qbi (MVAr) ∆UBi (kV) UHi (kV) N-1 0.935 21.75 113.093 20.441 13.588 2.782 110.310 N-2 0.935 21.75 113.556 18.726 12.224 2.496 111.061 N-3 N-4 N-5 N-6 0.935 0.935 0.935 1.87 21.75 21.75 21.75 43.5 114.018 112.292 113.614 114.329 20.432 15.346 18.734 21.294 13.399 10.545 12.383 14.195 2.723 2.170 2.525 5.749 111.295 110.122 111.089 108.580 II Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp: Giới thiệu chung: Trong hệ thống điện, đường dây truyền tải điện dài nên tổn thất điện đường dây truyền tải điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ có giá trị lớn Đồng thời thay đổi phụ tải từ giá trị lớn đến giá trị nhỏ dẫn đến thay đổi giá trị điện áp ta cần phải tiến hành điều chỉnh điện áp để đảm bảo chế độ yêu cầu điện áp Các phương pháp điều chỉnh điện áp như: Điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát điện, thay đổi đầu phân áp máy biến áp, bù công suất phản kháng Việc thay đổi đầu phân áp máy biến áp phương pháp có khả điều chỉnh điện áp dải rộng, vận hành thuận tiện, an toàn, phải bảo dưỡng, cho hiệu kinh tế cao Vì ta lựa chọn phương pháp để điều chỉnh điện áp Có hình thức yêu cầu điều chỉnh điện áp điều chỉnh thường điều chỉnh khác thường Với trạm có yêu cầu điều chỉnh thường, độ lệch điện áp góp hạ áp trạm giảm áp cho phép (tính theo phần trăm điện áp định mức mạng điện ) sau: − Trong chế độ phụ tải max: dU% ≥ 2,5% − Trong chế độ phụ tải min: dU% ≤ 7,5% NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Độ lệch cho phép góp hạ áp trạm có yêu cầu điều chỉnh khác thường quy định sau : − Trong chế độ phụ tải max: dU% = +5% − Trong chế độ phụ tải min: dU% = 0% Trong đồ án này, hộ phụ tải có yêu cầu điều chỉnh khác thường ta phải dùng máy biến áp điều áp tải để điều chỉnh Đối với máy biến áp không điều chỉnh tải ta cần chọn đầu điều chỉnh cho hai chế độ phụ tải lớn nhỏ nhất: U®ctb = (U1 đc+U2 đc) chọn đầu tiêu chuẩn gần Vì máy biến áp có Unm%= 10,5%> 7,5%, ta có: + Ucđm= 115 (kV) + Uhđm= 1,1.Uđm= 1,1.22= 24,2 (kV) + Phạm vi điều chỉnh may biến áp điều áp tải là: ±9.1,78% Ta xét tổng quát phụ tải chế độ khác sau: + Điện áp yêu cầu góp cao áp trạm xác định sau: U yc = U dm + ∆U % × U dm Giá trị điện áp yêu cầu góp hạ áp trạm theo yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường là: Uycmax = 22 + 5%×22 = 23,1 kV Uycmin = 22 + 0%×22 = 22 kV Giá trị điện áp yêu cầu góp hạ áp trạm theo yêu cầu điều chỉnh điện áp thường là: Khi phụ tải cực đại : Uycmax = 22 + 2,5%×22 = 22,55 kV Khi phụ tải cực tiểu : Uycmin = 22 + 7,5%×22 = 23,65 kV Kết tính điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy đổi phía cao áp chế độ phụ tải cực đại cực tiểu cho bảng sau: Trạm biến áp Uqmax (kV) Uqmax (kV) 112.829 110.310 112.558 111.061 113.085 111.295 107.711 110.122 113.174 111.089 115.180 108.580 Máy biến áp có điều áp tải có đầu phân áp tiêu chuẩn sau: NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 58 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thự tự đầu điều chỉnh +9 +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 Điện áp bổ sung (%) + 16.02 + 14.24 + 12.46 + 10.68 + 8.9 + 7.12 + 5.34 + 3.56 + 1.78 - 1.78 - 3.56 - 5.34 - 7.12 - 8.9 - 10.68 - 12.46 - 14.24 - 16.02 Thiết kế lưới điện khu vực Điện áp bổ sung (kV) + 18.42 + 16.38 + 14.33 + 12.28 + 10.25 + 8.19 + 6.14 + 4.09 + 2.05 - 2.05 - 4.09 - 6.14 - 8.19 - 10.25 - 12.28 - 14.33 - 16.38 - 18.42 Điện áp đầu điều chỉnh (kV) 133.42 131.38 129.33 127.28 125.24 123.19 121.14 119.09 117.05 115 112.95 110.91 108.86 106.81 104.77 102.72 100.67 98.62 96.58 Chọn đầu phân áp cho TBA Phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường nên ta chọn máy biến áp có điều chỉnh điện áp tải a/ Chế độ phụ tải cực đại: Điện áp tính toán đầu điều chỉnh máy biến áp xác định theo công thức: U dc max = U q max × U KT U yc max = 112,829 × 24.2 = 118,202 kV 23.1 Dựa vào bảng ta chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = +2, điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 119,09 kV Điện áp thực góp hạ áp bằng: U t max = U q max × U KT U tc max = 112,829 × 24.2 = 22,93 119,09 kV Độ lệch góp hạ áp bằng: NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 59 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực U t max − U dm 22,93 − 22 × 100 = ×100 = 4,22% ≈ 5% U dm 22 ∆U max % = Như đầu điều chỉnh tiêu chuẩn chọn phù hợp b/ Chế độ phụ tải cực tiểu: Điện áp tính toán đầu điều chỉnh máy biến áp xác định theo công thức: U dc = U q × U KT = U yc 110.310 × 24.2 = 121,341 kV 22 Dựa vào bảng ta chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = +4, điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 123,19 kV Điện áp thực góp hạ áp bằng: U t = U q × U KT = U tc max 110,310 × 24, = 21,643 123,341 kV Độ lệch góp hạ áp bằng: ∆U % = 21,643 − 22 U t − U dm × 100 = × 100 = 1,623% ≈ 0% U dm 22 Như đầu điều chỉnh tiêu chuẩn chọn phù hợp Chọn đầu phân áp cho TBA Phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp,do ta có giá trị điện áp yêu cầu hạ áp TBA chế độ phụ tải max,min tương ứng : + Khi phụ tải cực đại: Uvc1 ≥ Uđm + 2,5%Uđm = 22 + 2,5%.22 = 22,55 kV + Khi phụ tải cực tiểu: Uyc2 ≤ Uđm + 7,5%Uđm = 22 + 7,5%.22 = 23,65 kV • Tính đầu điều chỉnh điện áp MBA chế độ phụ tải max: U dc max = U q max × U KT U yc max = 112,829 × 24.2 = 118,202 23.1 kV • Tính đầu điều chỉnh điện áp MBA chế độ phụ tải min: U dc = U q × U KT U yc = 110.310 × 24.2 = 121,341 kV 22 Điện áp phân áp trung bình: U®ctb = U dc max +U dc = (118,202 + 121,341) =119,772 (kV) Dựa vào bảng ta chọn nấc phân áp tiêu chuẩn 119,09Kv ứng với n=+2 Kiểm tra lại: NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 60 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn : Uđctc = 119,09 + 1.2,5.115 = 120,528 100 kV Điện áp thực góp hạ áp lúc phụ tải max : U1t = Uq max U KT 24,2 = 112,829 = 22,654 kV 120,528 U đctc Độ lệch điện áp góp hạ áp phụ tải max là: δU1t% = U 1t − U dm 22,654 − 22 100% = 100% = 2,973% U dm 22 Mà chế độ phụ tải max δU1t% = 2,9 > 2,5%, đạt yêu cầu Như chế độ phụ tải max ta chọn đầu điều chỉnh điện áp số n = +2 phù hợp Điện áp tren góp hạ áp phu tải là: U2t = Uq U KT 24,2 = 110,310 = 22,15 120,528 U đctc kV Độ lệch điện áp góp hạ áp phụ tải là: δU2t% = U 2t − U dm 22,15 − 22 100% = 100% = 0,68% U dm 22 Ở chế độ phụ tải δUCP% = 0,68% < 7,5% Như vậy, δU2t% = 0,68% đạt yêu cầu Do vậy, chế độ phụ tải ta chọn đầu chỉnh điện áp n = +2 phù hợp Vậy TBA số 1, ta chon MBA điều áp thường, chọn nấc phân áp chế độ : • Chế độ phụ tải max : n = • Chế độ phụ tải : n = Chọn đầu phân áp cho TBA lại Chọn đầu điều chỉnh trạm biến áp ta tiến hành tương tự trạm trạm biến áp Các kết tính toán điều chỉnh điện áp mạng điện cho bảng sau: Trạm biến áp Uycmax (kV) 118.202 117.918 118.470 112.840 118.563 120.665 Utcmax (kV) 119.090 117.050 119.090 112.950 119.090 121.140 Uycmin (kV) 121.341 122.167 122.425 121.134 122.198 119.438 Utcmin (kV) 121.140 123.190 123.190 121.140 123.190 119.090 Utmax (kV) 22.928 23.271 22.980 22,654 22.998 23.009 Utmin (kV) 22.037 21.817 21.863 22,15 21.823 22.064 ∆Umax% ∆Umin% 4.217 5.779 4.453 2,973 4.536 4.588 0.166 0.830 0.621 0,68 0.805 0.292 Vậy ta có điều chỉnh điện áp là: NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 61 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực TBA Đầu phân áp tiêu chuẩn chế độ Max Min 4 -1 0 CHƯƠNG VI NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 62 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN o0o -I Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện xác định theo công thức: K = Kđ + Kt Trong đó: + Kđ : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây + Kt : Tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp chương IV tính tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây có giá trị : Kđ = 114.768×109 đồng Vốn đầu tư cho trạm hạ áp xác định theo bảng sau Công suất định mức, MVA 25 32 40 80 Giá thành, 106 đ/trạm 19000 22000 28000 43000 Trong mạng điện thiết kế có: trạm trạm máy biến áp : 32 MVA trạm có máy biến áp : 32 MVA trạm trạm máy biến áp : 40MVA Như vậy, vốn đầu tư cho trạm hạ áp bằng: KT-1-4-5-6 = 22000.106 + 3.1,8.22000.106 = 140,8.109 đồng KT-2-3 = 2.28000.106 = 56.109 đồng Kt = 140,8.109+ 56.109 = 196,8.109 đồng Khi tổng vốn đầu tư để xây dựng mạng điện là: K = Kt +Kđ = 196,8.109 + 114,768.109 = 311,568.109 đồng II Tổn thất công suất tác dụng mạng điện Tổn thất công suất tác dụng mạng điện bao gồm có 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: ∆Pd = 4,745 MW Và tổn thất công suất tác dụng cuộn dây máy biến áp có giá trị: ∆Pb = 1.119 MW Tổng tổn thất lõi thép máy biến áp là: NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 63 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực ∆P0 = ΣP0i = 2×0,052 + 4×0,035 = 0,244 MW Như tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện bằng: ∆P = ∆Pd + ∆Pb + ∆P0 = 4,745 + 1.119 + 0.244 = 6,108 MW Tổng tổn thất mạng điện tính theo phần trăm: ∆P% = ∆P 6,108 ×100 = ×100 = 3, 045 % 200,6 ∑ Pmax III.Tổn thất điện mạng điện Tổn thất điệ mạng điện xác định sau: ∆A = (∆Pd + ∆Pb)×τ + ∆P0×t Trong đó: + ∆Pd : Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây + ∆Pb : Tổng tổn thất công suất tác dụng cuộn dây MBA + ∆P0 : Tổng tổn thất lỏi thép MBA + τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 3196 h + t : Thời gian máy biến áp làm việc năm, t = 8760 h Do tổng tổn thất điện mạng điện bằng: ∆A = (4,745 + 1.119)×3196 + 0,244×8760 = 20878,784 MW.h Tổng điện mà hộ tiêu thụ nhận năm bằng: A = ΣPmax×Tmax = 200,6×4800 = 962,88×103 MW.h Tổn thất điện mạng điện tính theo phần trăm: ∆A% = ΔA 20878,784 ×100= ×100=2,168 % A 962,88×103 IV Tính chí phí giá thành Chi phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành hàng năm mạng điện xác định theo công thức: Y = avhd×Kđ + avht×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 (a vht = 0.1) - c : giá thành 1kW.h điện tổn thất (c = 500 đồng/kWh) → Y = 0.04×114.768×109 + 0.1×196,8×109 + 20878,784×103×500 = 34,83×109 đồng Chi phí tính toán hàng năm NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 64 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Chi phí tính toán hàng năm mạng điện tính theo công thức: Z = atc×K + Y Trong atc hệ số định mức hiệu vốn đầu tư (a tc = 0.125) Do chi phí tính toán bằng: Z = 0.125×311,568×109 + 34,83×109 = 73,776×109 đồng Giá thành truyền tải điện Giá thành truyền tải điện xác định theo công thức: β= Y 34,83 × 109 = = 36,173 đồng/kW.h A 962,88 × 106 Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế dộ cực đại Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế dộ cực đại xác định theo biểu thức: K 311,568 × 109 = = 1,553 ×109 đồng/MW K0 = 200,6 ∑ Pmax Bảng tổng hợp kết tiêu kinh tế – kỹ thuật thiết kế : STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Các tiêu Tổng công suất phụ tải cực đại, ∑Pmax Tổng chiều dài đường dây, L Tổng công suất MBA, ∑SđmB Tổng vốn đầu tư cho mạng điện, K Tổng vốn đầu tư cho đường dây, Kđ Tổng vốn đầu tư cho TBA, Kt Tổng điện phụ tải tiêu thụ, A ∆Umax bt (lúc phụ tải bình thường) ∆Umax sc (lúc phụ tải max) Tổn thất công suất ∆P Tổn thất công suất ∆P Tổn thất điện ∆A Tổn thất điện năng, ∆A Chi phí vận hành hàng năm, Y Chi phí tính toán hàng năm, Z Giá thành truyền tải điện năng, β Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải cực đại,K0 Đơn vị MW km MVA 109 đồng 109 đồng 109 đồng MWh % % MW % MWh % 10 đồng 109 đồng đồng/kW.h Giá trị 200,6 429,188 384 311,568 114.768 196,8 962880 4,99 7,85 6,108 20878,784 2,168 34,83 73,776 36,173 48.98 109 đồng/MW 1,553 3, 045 MỤC LỤC NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 65 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC o0o Trang Lời nói đầu ……………………………………………………………………… Chương I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT,CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ……… A Phân tích nguồn phụ tải, cân công suất hệ thống điện I Phân tích nguồn phụ tải…………………………………………………… Nguồn công suất vô lớn ………………………………………………… Phân tích phụ tải ……………………………………………………………… II Cân công suất hệ thống điện ……………………………………… B Dự kiến phương án, tính toán sơ lựa chọn phương án ………… I Phương án tính toán chung ……………………………………………………… Lựa chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện ………………………………… Lựa chọn tiết diện dây dẫn……………………………………………………… Tổn thất điện áp lưới điện………………………………………………… II Tính toán chi tiết cho phương án ………………………………………… 10 Phương án I …………………………………………………………………… 10 Phương án II …………………………………………………………………… 14 Phương án III…………………………………………………………………… 18 Phương án IV …………………………………………………………………… 22 Phương án V …………………………………………………………………… 27 C So sánh phương án mặt kinh tế ………………………………………… 32 I Cơ sở để tính toán kinh tế phương án ……………………………………… 33 II Tính toán kinh tế cho phương án ………………………………………… 33 Phương án I …………………………………………………………………… 33 Phương án II …………………………………………………………………… 34 Chương II TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA, BỘ KHÍ CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH ……………………………………………………… 35 I Tính toán chọn công suất, số lượng, loại MBA………………………………… 36 Tính toán chọn công suất định mức …………………………………………… 36 Chọn loại MBA ………………………………………………………………… 37 II Bố trí thiết bị khí cụ sơ đồ nối điện ……………………………… 38 Chương III TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN……………… 41 I Chế độ phụ tải cực đại ………………………………………………………… 43 II Chế độ phụ tải cực tiểu ………………………………………………………… 49 Chương IV BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIỆN………… 53 Chương V TÍNH TOÁN TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP……………………………………… 55 I Tính toán điện áp nút mạng điện …………………………………… 55 Chế độ phụ tải cực đại ………………………………………………………… 55 Chế độ phụ tải cực tiểu …………………………………… 56 II Lựa chọn phương thức điều áp ………………………………………………… 57 Giới thiệu chung ……………………………………………………………… 57 NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 66 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Thiết kế lưới điện khu vực Chọn đầu phân áp cho TBA ………………………………………………… Chọn đầu phân áp cho TBA 2………………………………………………… Chọn đầu phân áp cho TBA lại ……………………………………… Chương VI TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN I Vốn đầu tư xây dựng mạng điện ……………………………………………… II Tổn thất công suất tác dụng mạng điện ………………………………… III Tổn thất điện mạng điện ………………………………………… IV Tính chi phí giá thành……………………………………………………… Chi phí vận hành năm …………………………………………………… Chi phí tính toán năm …………………………………………………… Giá thành truyền tỉa điện năng………………………………………………… 4.Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế độ cực đại …………… MỤC LỤC ……………………………………………………………………… 59 60 61 63 63 63 64 64 64 65 65 65 66 NGUYỄN VIẾT CƯỜNG-Lớp Đ1-H3 67