Trong phạm vi của đồ án này trình bày về thiết kế môn học lưới điện. Đồ án gồm 6 chương : Chương 1 : Tính toán cân bằng công suất và xây dựng phương án Chương 2 : Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Chương 3 : Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính. Chương 4 : Tính toán chế độ xác lập của lưới điện Chương 5 : Tính toán lựa chọn đầu phân áp. Chương 6 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ,đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện tất lĩnh vực tăng cường không ngừng Một lực lượng đông đảo cán kĩ thuật ngành điện tham gia thiết kế, lắp đặt công trình điện Sự phát triển ngành điện thúc đẩy kinh tế nước ta phát triển Bên cạnh việc xây dựng nhà máy điện việc truyền tải sử dụng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu cao quan trọng Nó góp phần vào phát triển ngành điện làm cho kinh tế nước ta phát triển Trong phạm vi đồ án trình bày thiết kế môn học lưới điện Đồ án gồm chương : Chương : Tính toán cân công suất xây dựng phương án Chương : Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Chương : Chọn máy biến áp sơ đồ nối điện Chương : Tính toán chế độ xác lập lưới điện Chương : Tính toán lựa chọn đầu phân áp Chương : Tính toán tiêu kinh tế - kỹ thuật Để thực nội dung nói đồ án cần xử lí số liệu tính toán thiết kế lựa chọn tiêu, đặc tính kĩ thuật, vạch phương án lựa chọn phương án tối ưu 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 giáo Lê Thành Doanh giúp em hoàn thành đồ án môn học Hà Nội,Tháng Năm 2016 Sinh Viên Nguyễn Đình Hải Số liệu phụ tải : Phụ tải Thông số Pmax (MW) 28 30 32 34 36 38 Pmin (MW) 85% Pmax Cosφđm 0,9 Uđm (kV) 35kV Yêu cầu điều chỉnh điện áp T T KT KT KT KT Loại III I I I I I Tmax (h) 5000 5000 5000 5000 5000 5000 Nội dung : Phân tích nguồn phụ tải Đề xuất phương án Chọn phương án tối ưu Chọn máy biến áp sơ đồ trạm Tính xác cân công suất Tính toán điện áp nút tải lựa chọn điều chỉnh điện áp Tính toán kinh tế kỹ thuật mạng điện CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Việc định sơ đồ nối dây mạng điện phương thức vận hành nhà máy điện hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí tính chất nguồn cung cấp điện Nguồn cung cấp điện cho hộ phụ tải nguồn có công suất vô lớn, hệ số công suất nguồn Cosφ =0,9 Tổng công suất hộ tiêu thụ chế độ phụ tải cực đại 198 MW Phụ tải cực tiểu 85% phụ tải cực đại (163,3 MW) Trong hộ phụ tải có hộ phụ tải yêu cầu có mức đảm bảo cung cấp điện mức cao ( 2, 3, 4,5,6 ) nghĩa không phép điện trường hợp nào, điện gây hậu nghiêm trọng Một hộ phụ tải lại có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện thấp ( hộ loại ba ) – hộ phụ tải mà việc điện không gây hậu nghiêm trọng Thời gian sử dụng công suất cực đại hộ phụ tải Tmax = 5000h Ta có bảng số liệu tổng hợp phụ tải sau : Điều chỉnh U Phụ tải loại Smax Smin Phụ tải Max Min Cosφ P Q P Q 0,9 T III 31.11 26.44 28 13,56 23.8 11.52 0,9 T I 33.33 28.33 30 14,53 25.5 12.35 0,9 KT I 35.47 30.22 32 15,30 27.2 13.17 0,9 KT I 37.78 32.11 34 16,47 28.9 14 0,9 KT I 40 34 36 17,43 30.6 14,82 0,9 KT I 42.22 35.88 38 18,40 32.3 15.64 0,9 219.91 186.98 198 95.69 168.3 81.5 ∑ Qmax = Pmax.tgφ Qmin = Pmin.tgφ Cosφ = 0,9 →Tangφ=0.485 II Tính toán cân công suất Khi thiết kế mạng điện vấn đề cần phải quan tâm tới điều kiện cân công suất tiêu thụ công suất phát nguồn Trong đồ án thiết kế môn học lưới điện việc cân công suất thực khu vực cụ thể, khu vực có nguồn điện công suất vô lớn Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định tồn có cân công suất tác dụng phản kháng Cân công suất tác dụng cần thiết giữ ổn định tần số, để giữ điện áp ổn định phải cân công suất phản kháng hệ thống điện nói chung khu vực nói riêng Cân công suất tác dụng PHTYC=m∑Pptmaxi+∑ΔP (1) MàΔP=(5-10%)PHTYC (2) Trong đó: PHTYC: tổng công suất trạm điện m: hệ số đồng thời tính toán thiết kế lấy m=1 ∑Pptimax: tổng phụ tải cực đại hộ tiêu thụ m ΣPptimax = Ppt1 + Ppt2 + Ppt3 + Ppt4 + Ppt5 + Ppt6 = 198 M W ∑P: tổng tổn thất đường dây máy biến áp trạm Thay ( ) vào ( 1) ta ═>∑PHTYC=m∑Ptimax+0.05m∑Ptimax=1.05×1(28+30+32+34+36+38)=207.9(MW) Cân công suất phản kháng P tgϕ + QΣ = mΣQ pt max i + Σ∆Q HT B ht bù Mà Σ∆Q = 15%m.ΣQ pt maxi B ⇒ QΣ = 1,15m.ΣQ pt maxi − P tgϕ = 1,15m.ΣPpt maxi.tgϕ − P tgϕ HT HT bù ht ht Qbù=1.15×1×198×0.485-207.9×0.485=9.603(MVAr) Ta dự kiến bù sơ nguyên tắc bù ưu tiên cho hộ xa, có Cosφ thấp trước bù đến Cosφ = 0,90 – 0,95 ( không bù cao không kinh tế ảnh hưởng tới tính ổn định hệ thống điện ) Còn thừa ta bù hộ gần có Cosφ cao bù có Cosφ = 0,85 – 0,90 Công suất bù cho hộ tiêu thụ thứ i tính sau : Q bu = Qi − Pi tgϕmoi Trong : Pi, Qi : Là công suất hộ tiêu thụ trước bù tgφmoi : Được tính theo Cosφmoi - hệ số công suất hộ thứ i sau bù Ta chọn hai vị trí bù Bù 6,603 MVAr vào phụ tải Spt3= 38 + j(18.40 - 6,603) = 38+j11.797 Cosφmoi=0,955 Bù MVAr vào phụ tải Spt5=36+ j(17.43 – 3) = 36+j14.43 Cosφmoi=0,928 Ta có kết bù sơ sau: Phụ tải Pmax(MVAr) 28 30 32 34 36 38 Qmax(MVAr) 13.56 14.53 15.30 16.47 17.43 18.40 cosφ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Q’max(MVAr) 13.56 14.53 15.30 16.47 14.43 11.797 Cosφ’ 0,9 0,9 0,9 0.9 0,928 0,955 III Xây dựng phương án nối dây Dự kiến phương án nối dây Thực tế phương án định để lựa chọn sơ đồ nối dây cho mạng điện Một sơ đồ nối dây mạng điện có thích hợp hay không nhiều yếu tố định : Phụ tải lớn hay nhỏ, số lượng phụ tải nhiều hay ít, vị trí phân bố phụ tải, mức độ yêu cầu đảm bảo liên tục cung cấp điện, đặc điểm khả cung cấp nguồn điện, vị trí phân bố nguồn điện….Hộ loại I cung cấp điện đường dây kép có hai nguồn cấp điện ( mạch vòng ) Các phương án nối dây hình vẽ đây: Phương Án 1: Phương Án 2: Phương Án 3: Phân tích giữ lại số phương án để tính tiếp Ta có : + Sơ đồ hình tia có ưu điểm đơn giản sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản; Các phụ tải không liên quan đến nhau, cố đường dây không ảnh hưởng đến đường dây khác; Tổn thất nhỏ sơ đồ liên thông Tuy sơ đồ hình tia có nhược điểm: khảo sát, thiết kế, thi công nhiều thời gian tốn nhiều chi phí + Sơ đồ liên thông có ưu điểm thiết kế, khảo sát giảm nhiều so với sơ đồ hình tia; Thiết bị, dây dẫn có giảm chi phí Tuy có nhược điểm : Cần có thêm trạm trung gian, thiết bị bố trí đòi bảo vệ rơle; Thiết bị tự động hóa phức tạp hơn; Độ tin cậy cung cấp điện thấp so với sơ đồ hình tia + Mạng kín có ưu điểm độ tin cậy cung cấp điện cao, khả vận hành lưới linh hoạt, tổn thất chế độ bình thường thấp Nhược điểm : Bố trí bảo vệ rơle tự động hóa phức tạp, xảy cố tổn thất lưới cao, nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn Dựa vào ưu nhược điểm phương án trên, kết hợp với phương án xây dựng ta chọn phương án phương án CÁC ĐỊNH HƯỚNG KỸ THUẬT CƠ BẢN Do khoảng cách nguồn cung cấp điện hộ phụ tải, hộ phụ tải với tương đối xa nên ta dùng đường dây không để cung cấp điện cho phụ tải Và để đảm bảo độ bền khả dẫn điện ta sử dụng loại dây AC để truyền tải, cột sử dụng loại cột thép Đối với hộ loại I có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện mức cao phải cung cấp điện từ mạch vòng kín đường dây có lộ kép song song Còn hộ phụ tải loại II cần sử dụng dây đơn để cung cấp tránh gây lãng phí Khi chọn máy biến áp cho trạm hạ áp hộ phụ tải hộ phụ tải loại I ta sử dụng hai máy biến áp vận hành song song, với hộ phụ tải loại II cần chọn máy biến áp + Mạng kín có ưu điểm độ tin cậy cung cấp điện cao, khả vận hành lưới linh hoạt, tổn thất chế độ bình thường thấp Nhược điểm : Bố trí bảo vệ rơle tự động hóa phức tạp, xảy cố tổn thất lưới cao, nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT Đối với phương án giữ lại để so sánh mặt kĩ thuật ta cần phải tính toán nội dung sau ; Ui = 4.34 li + 16 Pi Li: chiều dài từ nguồn đến phụ tải I (km) Pi: công suất phụ tải thứ I (MW) → Uđm=110 KV 1.Phương án ● Chọn tiết diện dây dẫn F: Fkt = Imaxi Jkt Tong Imaxi dòn làm việc chạy dây dẫn : Imaxi = n S max i 3nUdm : số mạch đường dây Udm :điện áp định mức (kv) Jkt : Mật độ kinh tế dòng điện ( A/mm² ) Tmax ≤5000h →Jkt =1.1 A/m2 ●Kiểm tra Vầng quang F≥70mm2 Độ bền học →dùng AC Điều kiện phát nóng Isc ≤Icp ● Tổn thất điện áp ∆Ubt% ≤ (10-15)% : VUbt % = PiRi + QiXi 100 U2 ∆Usc% ≤ (15-20)% : ∆Usc%=2∆Ubt% P, Q: Là công suất tác dụng phản kháng đoạn dây R, X: Là điện trở điện kháng đoạn đường dây Uđm : Là điện áp định mức mạng điện ●Phương án 1: phương án hình tia A-Phụ tải N-1 Ta có : S1= 28 +13.56j MVA suy I N −1max S1max 282 + 13.562 = = 1000 = 81.65(A) 32Udm 3.2.110 ⇒ Fkt = 81.65 = 74.23mm 1.1 →Chọn AC-95 : ro=0.33 (Ω/km) Xo=0.429 (Ω/km) Bo=2.65×10^-6(S/km) Icp=330 A +; Thỏa mãn điều kiện vầng quang +; Thỏa mãn độ bền học +; ĐK phát nóng :Isc=2Imax1=2×81.65=163.3< 330 A +; ĐK tổn thất điện áp : ZN1=LN1.(ro +jxo)=42.43.(0.33 + j0.429) = 14 + j18.2 Ω VUN1bt % = +, PN1.RN1 + QN1 XN 28.14 + 13.56 × 18.2 = 100 = 5.3%〈 (10 − 15)% U dm 1102 +, ∆UN1SC% = 2.∆UN1bt% = 2×5.3=10.6 [...]... 37.12 40.28 CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Từ các kết quả tính toán ta chọn 3 phương án để tiến hành so sánh kinh tế vì các phương án so sanh của mạng điện có cùng cấp điện áp định mức , do đó để đơn giản thì người ta không cần phải tính vốn đầu tư vao các trạm hạ áp.Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm được xác định theo... 29 29 17.38 Sơ đồ cầu trong 30.22 32 145 35 22.23 Sơ đồ cầu trong 2 32.11 32 145 35 5 2 34 32 145 35 22.23 22.23 Sơ đồ cầu trong Sơ đồ cầu trong 6 2 35.88 32 145 35 22.23 Sơ đồ cầu trong Nhận xét CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Cần xác định các thông số chế độ xác lập trong các trạng thái phụ tải cực đại,cực tiểu và sau sự cố Ta lấy điện áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp định mức... sơ đồ cầu trong Ta sử dụng công thức sau để chọn sử dụng sơ đồ cầu trong hoặc cầu ngoài cho hợp lý 2∆Po ∆PN Sgh = SđmB × So sánh công suất cực tiểu của phụ tải Smin i và Sgh: ᛫ Nếu Smin i ≤ Sgh thì dùng sơ đồ cầu ngoài ᛫ Nếu Smin i ≥ Sgh thì dùng sơ đồ cầu trong Đối với phụ tải 1 là phụ tải loại III với yêu cầu điều chỉnh điện áp thường Phụ tải 1 sử dụng sơ đồ bộ đường dây – máy biến áp Tính toán theo... Bảng tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật các phương án : Phương án Ztt (106 đ) ∆Uibtmax% ∆Uiscmax% I 42986.317 31.54 61.82 II 317.18215 18.56 37.12 III 15228.85 8.98 17.96 Qua bảng so sánh ta rút ra kết luận: phương án II là phương án tối ưu nhất đảm bảo về mặt kinh tế cũng như kĩ thuật Mặt khác phương án II là phương án đi dây kiểu hình tia nên sơ đồ đi dây và bố trí thiết bị đơn giản (các thiết bị... tải khác.Tổn thất công suất và điện áp nhỏ Vì vậy chúng ta chọn sơ đồ đi dây theo phương án II là tối ưu cho mạng điện Chương IV : Chọn máy biến áp và sơ đồ trạm 4.1 –Chọn máy biến áp Các máy biến áp trong hệ thống điện có thể phân làm hai loại : MBA điều chỉnh thường và MBA điều chỉnh dưới tải - MBA điều chỉnh thường: là loại MBA mà mỗi lần muốn điều chỉnh ĐPA ta phải cắt điện ra vì nó không có bộ phận... cấp điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp là việc song song.Khi vận hành một thanh góp vận hành còn một thanh góp dự trữ MCLL MC MC DCL DCL DCL DCL Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp Đối với các trạm cuối ta có 2 trường hợp: Phụ tải loại III: Ta dùng sơ đồ bộ đường dây-máy biến áp DCL MC1 DCL ÐD DCL MBA MC2 Sơ đồ bộ đường dây máy biến áp Phụ tải loại I: ta dùng sơ đồ cầu DCL Sơ đồ. .. mức U i = Uđm = 110 (kV) Trong chương này ta sẽ tính toán dòng công suất chạy trên các nhánh của mạng điện và các tổn thất công suất trong 2 chế độ vận hành của mạng điện Chế độ phụ tải cực đại, chế độ phụ tải cực tiểu.Sau khi tính các tổn thất công suất ta tiến hành cân bằng công suất 5.1- Tính toán dòng công suất chạy trên các nhánh của mạng điện và các tổn thất công suất 5.1.1 – Chế độ phụ tải cực... đồ cầu DCL Sơ đồ cầu trong Sơ đồ cầu ngoài Đối với các trạm có hai máy biến áp được nối vào đường dây người ta sử dụng các sơ đồ cầu như trên Nếu có đồ thị phụ tải ngày đêm của trạm không bằng phẳng , để giảm tổn thất công suất và điện năng trong trạm nên cắt một trong hai máy biến áp trong một ngày đêm Trong trường hợp này ta dùng sơ đồ cầu ngoài Trong trường hợp có đồ thị phụ tải ngày đêm của trạm... Số máy biến áp trong trạm → S đmB ≥ S max1 1.4 Trong mạng điện thiết kế có cả hộ loại I và hộ loại III Ta tính toán cụ thể cho từng loại hộ: Xét hộ phụ tải 1 S đmB ≥ S max1 1.4 = 31.11 1.4 =22.22 MVA Chọn máy biến áp loại TPDH – 25000/110 hai cuộn dây ba pha 110 (kV) Tính toán tương tự cho các trạm khác ta có Bảng chọn máy biến áp trong mạng điện như sau Phụ tải Phụ tải loại Pi (MW) Qi (MVAr) S maxi... AC-240 208 283 354 403 441 500 + C = 1000 (đ/kw) giá tiền điện tổn thất trên 1kwh + ∆A tổn thất điện năng trên đường dây 7.58 9.26 ∑ ∆Apa1 = ∆Pđdi τ + thời gian tổn thất công suất lớn nhất của các đoạn τ = ( 0.124 + τ max.10-4)2 8760 + tổn thất công suất trên các đường dây trong mạng điện 2 ∆Pđdi = S max ddi ÷ × Rddi Udm III.1-PHƯƠNG ÁN 1 ●Lộ N-1 - Chọn KD cho từng lộ theo bảng sau : Đường