D4H2 Đinh Thị Thu Hiền

Trường Đại học Điện lực Khoa Hệ thống điện Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên sinh viên : Đinh Thị Thu Hiền Chuyên ngành: Hệ thống điện Người hướng dẫn: TS Trần Thanh Sơn Lớp: Đ4-H2 Hệ đào tạo: Đại học quy Đề tài 44: Thiết kế lưới điện khu vực ứng dụng phần mềm PSS/E để mô lưới điện thiết kế Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực Yêu cầu thiết kế lưới điện cho khu vực gồm nguồn phụ tải phân bố sau: HTĐ NĐ 10km 10km Số liệu nguồn: Nhà máy: có tổ máy, công suất định mức tổ máy 50 MW, hệ số công suất cosφđm 0,8 Uđm=10,5 kV Thanh góp hệ thống: có công suất vô lớn, hệ số cos đm= 0,85 Số liệu phụ tải: Phụ tải Thông số Pmax (MW) 14 38 35 50 30 35 18 50 35 Pmin (MW) Cos 0,74.Pmax 0,9 đm Uđm (kV) 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT KT KT KT KT KT KT KT Loại III I I I I I III I I Tmax (h) 3800 3800 3800 4000 4000 4000 3800 3800 3800 Giá kWh tổn thất điện 1000 đồng Phần 2: Ứng dụng phần mềm PSS/E để mô lưới điện Yêu cầu: sử dụng phần mềm PSS/E để mô lưới điện thiết kế Trưởng khoa: TS Trần Thanh Sơn Người hướng dẫn: TS Trần Thanh Sơn LỜI NÓI ĐẦU Trong trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước nay, đòi hỏi tất nghành nghề phải có trình độ kỹ thuật cao Trong tất nghành nghề góp phần cho phát triển đất nước không nhắc đến nghành điện Nghành điện nghành hạ tầng sở ưu tiên,quan tâm Đảng phủ Tuy nhiên giai đoạn với phát triển vũ bão tất nghành khoa học nên nghành điện phải luôn đổi phát triển trình độ khoa học kỹ thuật để theo kịp đáp ứng nhu cầu tình hình Trong hệ thống điện nước ta nay, trình phát triển phụ tạo, gia tăng nhanh Do việc qui hoạch thiết kế phát triển mạng điện vấn đề cần quan tâm nghành điện nói riêng nước nói chung Đồ án tốt nghiệp em bao gồm hai nhiệm vụ lớn sau: Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực Phần 2: Ứng dụng phần mềm PSS/E để mô lưới điện Sau năm học tập trường đại học điện lực thầy cô giáo tạo điều kiện thuận lợi việc làm đồ án tốt nghiệp Đặc biệt giúp đỡ bảo tận tình thầy Trần Thanh Sơn đến đồ án tốt nghiệp em hoàn thành Trong trình làm đồ án nỗ lực nhiều thiếu kinh nghiệm thực tế kiến thức hạn chế nên tránh sai sót Em kính mong đóng góp ý kiến thầy cô khoa, nhà trường để em tự hoàn thiện thêm kiến thức Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2013 Sinh viên thiết kế: Đinh Thị Thu Hiền NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN PHẦN I: THI T ƯỚI ĐIỆN HƯ NG : PH N T Đ VIỆ H NG ỦA NG H V NV PH TẢI Á Đ NH S H N 1.1 Nguồn điện 1.1.1 1.1.2 n Nhà máy 1.2 Phụ tải 1.3 n ng c ng u t t c ụng 1.4 n ng c ng u t phản kh ng 1.5 c định chế đ l m iệc c a nguồn 1.5.1 1.5.2 1.5.3 10 HƯ NG : Đ T PHƯ NG ÁN N I V H N ĐIỆN ÁP T N TẢI 12 2.1 Đề u t phương n nối 2.1.1 12 12 2.1.2 Phân tích , dây 12 2.1.3 14 2.2 T nh to n ph n ố c ng u t 16 2.2.1 16 2.2.2 18 2.2.3 19 2.3 ựa chọn điện p tru ền tải: 20 HƯ NG 3: T NH TOÁN HỈ TIÊ Ĩ TH ẬT 29 3.1 Phương ph p chọn tiết diện dây dẫn 29 3.2 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn cho phương n 30 3.2.1 30 3.2.2 33 3.2.3 35 3.3 Tính tổn th t điện áp 36 3.3.1 P í ổn th 3.3.2 Áp d ng tính tổn th n áp 36 n áp cho từ 38 HƯ NG 4: T NH HỈ TIÊU KINH T VÀ CH N PHƯ NG ÁN T I Ư 46 P í 46 4.2 T nh tiêu kinh tế cho phương n 47 4.2.1 47 4.2.2 50 4.2.3 51 4.3 ới 53 HƯ NG : A H N Á I N ÁP V S Đ Á T HO PHƯ NG ÁN Đ H N 56 5.1 họn ố lư ng c ng u t m iến p 56 5.1.1 59 5.1.2 5.2 56 họn đồ nối cho c c trạm 58 5.2.1 58 5.2.2 59 5.2.3 61 HƯ NG : T NH TOÁN Á H Đ 6.1 H NH ỦA PHƯ NG ÁN ĐƯ Á N NG NG S T T ONG H N 62 hế đ cực đại 62 6.1.1 -2 62 6.1.2 ng dây H-1, H-3, H-4 63 6.1.3 6.1.4 -9- 64 ng dây N-5, N-6, N-7, N-8 67 6.1.5 Cân xác công su t h th ng 70 6.2 70 6.2.1 Tính toán vớ 6.2.2 Cân xác công su t h th ng 73 hế đ 6.3 ng dây 72 au ự cố 73 6.3.1 ổ t lớn 73 6.3.2 79 6.3.2 Cân xác công su t h th ng 86 HƯ NG : T NH TOÁN ĐIỆN ÁP T I Á PHƯ NG THỨ ĐI N T PH TẢI V A H N HỈNH ĐIỆN ÁP 87 7.1 T nh điện p c c n t c a mạng điện 87 7.1.1 87 7.1.2 89 7.1.3 90 7.2 ựa chọn phương thức điều chỉnh điện p cho c c trạm biến áp 93 7.2.1 u ch 7.2.2 95 u ch ………………………………………………………………………………… 97 HƯ NG : T NH Á HỈ TIÊ INH T - TH ẬT ỦA NG ĐIỆN 102 8.1 Tính tổng vốn đầu tư để xây dựng lưới điện 102 8.2 Tổn th t c ng u t t c ụng lưới điện: 103 8.3 Tổn th t điện n ng lưới điện 103 8.4 c định chi phí giá thành c a mạng điện 104 8.4.1 í 104 8.4.2 í í 105 8.4.3 8.4.4 105 Giá thành xây d ng MW công su t ph t i ch c i 105 8.5 Kết luận 105 PHẦN II ỨNG NG PHẦN PSS/E ĐỂ PH NG ƯỚI ĐIỆN THI T 107 HƯ NG : GIỚI THIỆ S PH V PHẦN PSS/E - T NH TOÁN Á TH NG PH NG 108 9.1 Giới thiệu chương tr nh PSS/E 108 9.2 Chuyển thông số c a lưới điện từ dạng đơn ị có tên ang đơn ị có tên sang dạng đơn ị tương đối……………………………………………… 9.2.1 g dây 109 9.2.2 109 9.2.3 Ph t i 110 9.2.4 n 111 HƯ NG 0: PH NG M NG ĐIỆN THI T K B NG PHẦN M PSS/E……………………………………………… 112 10.1 Mô mạng điện thiết kế nhà máy nhiệt điện nút PQ 112 10.1.1 Ch c i 112 10.1.2 Ch c c ti u 118 10.2 Mô mạng điện thiết kế nhà máy nhiệt điện nút PV 124 10.2.1 Ch c i 124 10.2.2 Ch c c ti u 130 K T LUẬN CHUNG 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 ANH ẢNG Bảng 1.1 Bảng số liệu phụ tải Bảng 1.2 Bảng giá trị công suất phụ tải chế độ max, Bảng 1.3 Dự kiến vận hành sơ nhà máy hệ thống điện ảng 2.1 Bảng phân bố công suất 1.1 ảng 2.2 Bảng phân bố công suất 1.2 11 16 17 ảng 2.3 Bảng phân bố công suất 1.3 17 ảng 2.4 Bảng phân bố công suất 1.4 18 ảng 2.5 Bảng phân bố công suất 1.5 ảng 2.6 Bảng phân bố công suất 2.1 18 19 ảng 2.7 Bảng phân bố công suất 3.1 19 ảng 2.8 Bảng phân bố công suất 3.2 20 ảng 2.9 Bảng phân bố công suất 3.3 ảng 2.10 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 1.1 ảng 2.11 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 1.2 20 21 22 ảng 2.12 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 1.3 ảng 2.13 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 1.4 ảng 2.14 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 1.5 ảng 2.15 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 2.1 23 24 25 26 ảng 2.16 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 3.1 ảng 2.17 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 3.2 ảng 2.18 Bảng điện áo tính toán đường dây phươn án 3.3 ảng 3.1: Thông số đường dây phương án 1.1 ảng 3.2: Thông số đường dây phương án 1.2 26 27 28 30 31 ảng 3.3: Thông số đường dây phương án 1.3 ảng 3.4: Thông số đường dây phương án 1.4 ảng 3.5: Thông số đường dây phương án 1.5 ảng : Thông số đường dây phương án 2.1 32 32 33 35 ảng : Thông số đường dây phương án 3.1 ảng : Thông số đường dây phương án 3.2 ảng 3.9: Thông số đường dây phương án 3.3 ảng 3.10: Tổn thất điện áp phương án 1.1 35 36 36 38 ảng 3.11: Tổn thất điện áp phương án 1.2 ảng 3.12: Tổn thất điện áp phương án 1.3 ảng 3.13: Tổn thất điện áp phương án 1.4 39 41 42 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.20 Thông số nhà máy điện chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV Hình 10.21 Thông số máy phát chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV Hình 10.22 Thông số tải chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 140 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.23 Thông số đường dây chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV Hình 10.24 Thông số máy biến áp chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV - Tính toán trào lưu công suất Ta vào mục Po er Flo , chọn Solution/Solve chọn giải phương pháp Ne ton-Raphson, ta có kết nút công suất phát từ hệ thống sau: SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 141 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.25 Cân nút công suất chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV Hình 10.26 Điện áp tính sau chạy chương trình chế độ cực đại coi nhà máy nhiệt điện nút PV Tạo Diagram sử dụng chức uto Dra mô lại mạng điện sau: SVTH: Đinh Thị Thu Hiền PSS/E, ta hình 142 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.27 Trào lưu công suất coi nhà máy nút PV chế độ cực đại SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 143 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn c So sánh kết tính toán tay tính toán phần mềm PSS/E  Điện áp Bảng 10.5 Tổng hợp kết uả điện áp nút uy cao áp chế độ cực đại coi nhà máy nút PV Phụ tải Tính toán tay; kV Tính phần mềm PSS/E; kV Độ lệch điện áp; % 22,286 21,25 4,709 23,057 22,183 3,973 22,732 22,066 3,027 22,956 22,077 4,014 22,762 22,227 2,432 22,881 22,026 3,886 21,207 21,131 0,345 22,915 22,216 3,177 23,133 22,334 3,632  Dòng công suất Bảng 10.6 Tổng hợp kết uả dòng công suất chế độ cực đại coi nhà máy nút PV Phụ tải Tính toán tay Phần mềm PSS/E 14,498+7,608i 14,5+8,2i 38,899+21,414i 38,4+20,2i 36,178+18,294i 35,6+16,8i 50,953+26,776i 50,6+27,2i 30,993+16,897i 30,4+15i 35,994+18,604i 35,6+i17,2 19,347+14,871i 18,8+10,4 50,992+26,761i 50,6+27i 36,057+15,995 35,2+19,8i  Phía hệ thống: Giá trị dòng công suất góp hệ thống tính toán tay là: SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 144 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn S HT  170,607 + j74,732MVA Giá trị dòng công suất góp hệ thống sử dụng PSS/E là: S HT  167,1  j 60,7MVA 10.2.2 Chế độ cực tiểu a) Nhập thông số Ta nhập thông số sau: Hình 10.28 Thông số nút chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV Hình 10.29 Thông số nhà máy điện chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 145 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.30 Thông số máy phát chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV Hình 10.31 Thông số tải chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV Hình 10.32 Thông số đường dây chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 146 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.33 Thông số máy biến áp chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV b) Tính toán trào lưu công suất Ta vào mục Po er Flo , chọn Solution/Solve chọn giải phương pháp Ne ton-Raphson, ta có kết nút công suất phát từ hệ thống sau: Hình 10.34 Cân nút công suất chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 147 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.35 Điện áp tính sau chạy chương trình chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV Tạo Diagram sử dụng chức uto Dra mô lại mạng điện sau: SVTH: Đinh Thị Thu Hiền PSS/E, ta hình 148 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Hình 10.36 Trào lưu công suất coi nhà máy nút PV chế độ cực tiểu SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 149 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn c So sánh kết tính toán tay tính toán phần mềm PSS/E  Điện áp Bảng 10.7 Tổng hợp kết điện áp nút quy cao áp chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV Phụ tải Tính toán tay; kV Tính phần mềm PSS/E; kV Độ lệch điện áp; % 21,613 20,572 4,731 22,175 21,265 4,136 21,943 21,177 3,482 22,043 22,077 -0,155 20,367 21,315 -4,309 20,414 21,362 -4,309 19,734 20,054 -1,455 20,38 21,309 -4,223 21,276 21,388 -0,509  Dòng công suất Bảng 10.8 Tổng hợp kết dòng công suất chế độ cực tiểu coi nhà máy nút PV Phụ tải Tính toán tay Phần mềm PSS/E 10,647+5,014i 10,6+5,7i 28,604+14,728i 28,4+14,4i 26,594+12,119i 26,4+11,4i 37,647+19,825i 37,4+19i 22,749+10,728i 22,6+10,2i 26,499+12,542i 26,2+12i 13,811+6,001i 13,8+7i 37,669+19,774i 37,4+19i 26,902+29,693i 26+14,2i  Phía hệ thống: SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 150 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn Giá trị dòng công suất góp hệ thống tính toán tay là: S HT  130,367 + j64,172MVA Giá trị dòng công suất góp hệ thống sử dụng PSS/E là: S HT  128,6  j34,8MVA Nhận xét: + Qua trình tính toán ta thấy, giá trị dòng công suất ghóp hệ thống tính toán tay tính phần mềm có sai khác nhỏ thành phần công suất tác dụng chênh lệch nhiều công suất phản kháng với hai trường hợp mô phần mềm PSS/E + Khi mô lưới điện thiết kế với hai trường hợp điện dòng công suất ghóp hệ thống điện áp hai trường hợp chênh lệch với Nguyên nhân có khác tính toán tay phần mềm PSS/E:  Khi tính tay sử dụng phương pháp gần - coi điện áp nút điện áp định mức để tính dòng công suất Còn giải PSS/E ta sử dụng phương pháp Newton - Raphson để giải nên kết xác  Khi tính toán tay ta bỏ qua phần ảo tổn thất điện áp nên gây sai số hai cách tính SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 151 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn K T LUẬN CHUNG Trong phần đồ án, ta tiến hành thiết kế, tính toán cho lưới điện khu vực hoàn chỉnh Từ số liệu ban đầu, ta thực việc phân tích nguồn phụ tải, cân công suất tác dụng công suất phản kháng, từ sơ xác định chế độ làm việc nguồn Sau tiến hành tính toán tiêu kỹ thuật tổn hao điện áp điện tiêu kinh tế phương án nhóm, ta chọn phương án tối ưu nhóm để thiết kế tổng hợp lại phương án thiết kế Trên sở đó, ta tiến hành chọn máy biến áp sơ đồ trạm, tính toán xác cân công suất chế độ phương án Dựa vào kết tính toán điện áp nút phụ tải, ta chọn phương thức điều chỉnh điện áp thích hợp cho máy biến áp Cuối cùng, ta tổng hợp tiêu kĩ thuật tính toán tiêu kinh tế thấy mạng điện thiết kế hợp lý mặt kĩ thuật hiệu mặt kinh tế Phần đồ án ứng dụng phần mềm PSS/E để mô lưới điện thiết kế Trước hết, ta thực việc quy đổi đơn vị thông số cần thiết sang đơn vị tương đối Sau điền thông số cho chạy phần mềm PSS/E với hai trường hợp coi nhà máy nhiệt điện nút phụ tải coi nhà máy nhiệt điện nút điều chỉnh điện áp Từ ta thu kết điện áp quy nút hạ áp dòng công suất Từ đó, ta rút so sánh tính toán tay tính toán phần mềm PSS/E so sánh kết tính toán phần mềm PSS/E hai trường hợp nhà máy nhiệt điện ua trình làm đồ án giúp em vận dụng kiến thức học việc tính toán thiết kế lưới điện, hiểu biết thêm cách sử dụng ứng dụng phần mềm PSS/E tầm quan trọng phần mềm PSS/E hệ thống điện SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 152 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Trần Thanh Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn ăn Đạm: ạng lưới điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 Nguyễn ăn Đạm: Thiết kế mạng hệ thống điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 200 PGS TS Phạm ăn Hòa, Ths Phạm Ngọc Hùng: Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 200 Ngô Hồng uang: Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500 kV, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 200 TS Trần uang Khánh: Cung cấp điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2004 Trần ách: Lưới điện hệ thống điện tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội SVTH: Đinh Thị Thu Hiền 153 -1 112 -2 -2 112 -1 TDH-63000/110 -2 131 MF1 -2 10 kV 10 kV 171 171 -1 -1 -1 2AC-95 40 km TD -2 -2 TPDH-32000/110 S6 S4 TPDH-40000/110 2AC-150 30km 172 -1 173 172 -1 -1 -2 10 kV AC-95 TDH-63000/110 MF2 10 kV S3 -2 132 173 -2 TPDH-32000/110 68,57 km -2 2AC-95 48,57km 174 -1 -1 S7 TPDH-25000/110 -1 TD -2 -2 174 175 -1 -1 -2 2AC-70 42,86 km -2 2AC-70 37,14 km -1 175 176 131 -1 -2 -1 -2 -2 TDH-63000/110 133 MF3 10 kV 176 -2 10 kV 177 -1 -1 -1 2AC-70 35,71 km TD -2 TPDH-25000/110 S5 S2 177 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -1 -2 TDH-32000/110 -2 2AC-95 24,29km C11 178 -1 -1 C12 -2 TDH-63000/110 134 AC-70 10 kV 178 -2 MF4 -2 10 kV 112 -1 TPDH-16000/110 41,43 km S1 -1 2AC-150 31,43 km TD -2 TPDH-40000/110 -1 S8 179 179 -2 TPDH-32000/110 -1 C11 C12 C12 110 kV C11 110 kV 10 kV S9 HT