Đồ án thiết kế mạng điện 110KV

Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV CHƯƠNG PHÂN TÍCH PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 PHÂN TÍCH PHỤ TẢI: Nguồn điện - Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0.9 - Điện áp cao áp: 1.1 Udm lúc phụ tải cực đại 1.05 Udm lúc phụ tải cực tiểu 1.1 Udm lúc cố Phụ tải Pmax(MW) 15 23 18 20 14 30 Cos ϕ 0.76 0.82 0.77 0.8 0.72 0.82 Pmin(% Pmax) 40 40 40 40 40 40 Tmax(giờ/năm) 5000 5000 5000 5000 5000 5000 Kép Kép Vòng Vòng 22 22 22 22 ±5% ±5% ±5% Yêu cầu cung cấp điện Điện áp định mức phía thứ cấp trạm phân phối (kv) 22 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp phía thứ cấp ±5% ±5% ±5% Cân công suất hệ thống điện nhằm xét khả cung cấp nguồn phụ tải thông qua mạng điện Tại thời điểm phải đảm bảo cân lượng điện sản xuất tiêu thụ Mỗi mức cân công suất tác dụng công suất phản kháng xác định giá trị tần số điện áp Q trình biến đổi cơng suất tiêu chất lượng điện cân công suất bị phá hoại, xảy phức tạp, chúng có quan hệ tương hỗ Để đơn giản tốn, ta coi thay đổi công suất tác dụng ảnh hưởng chủ yếu đến tần số, cân công suất phản kháng ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp Cụ thể nguồn phát không đủ công suất tác dụng cho phụ tải tần số bị giảm ngược lại Khi thiếu công suất phản kháng điện áp bị giảm thấp ngược lại Trong mạng điện, tổn thất công suất phản kháng lớn công suất tác dụng, nên máy phát điện lựa chọn theo cân công suất tác dụng, mạng thiếu hụt công suất kháng Điều dẫn đến xấu tình trạng làm việc hộ dùng điện, chí làm ngừng truyền động máy cơng cụ xí nghiệp gây thiệt hại lớn Đồng thời làm hạ điện áp mạng làm xấu tình trạng làm việc mạng Cho nên việc bù công suất kháng vô cần thiết SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV Mục đích bù sơ phần để cân công suất kháng số liệu để chọn dây dẫn công suất máy biến áp cho chương sau Sở dĩ bù công suất kháng mà không bù công suất tác dụng bù cơng suất phản kháng giá thành kinh tế hơn, cần dùng tụ điện để phát công suất phản kháng Trong thay đổi cơng suất tác dụng phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nên khơng hiệu kinh tế 1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG: Một đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn điện đến hộ tiêu thụ khơng thể tích luỹ điện thành số lượng nhìn thấy Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất mạng điện, nghĩa cần thực cân cơng suất phát cơng suất tiêu thụ Ngồi để hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ định cơng suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành phát triển hệ thống điện Cân công suất cần thiết để giữ tần số hệ thống điện Cân công suất hệ thống biểu diễn biểu thức sau: ƩPF = mƩPptmax + Ʃ∆Pmd + ƩPt d + ƩPdt Trong đó: ƩPF :Tổng công suất tác dụng phát nhà máy điện hệ thống ƩPpt= 15+23+18+20+14+30=120 MW :Tổng phụ tải cực đại hộ tiêu thụ m = 0.8 : hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0.8) ƩPmd= 10% mƩPpt= 0.8*120*10%= 9.6 MW :Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp Ʃ Ptd= 2%(mƩPpt + ƩΔPmd) =(0.8*120 +9.6)*2%= 2.1 MW : tổng công suất tự dùng nhà máy điện (chọn nhà máy thủy điện) ƩPdt= 3% ƩPpt=120*3%=3.6 MW : tổng công suất dự trữ (chọn 3% tổng tải) Từ số liệu công suất tác dụng cực đại phụ tải ta tính cơng suất tác dụng nguồn phát : ƩPF = mƩPptmax + Ʃ∆Pmd + ƩPt d + ƩPdt = 0.8*120+9.6+2.1+3.6= 111.3 (MW) Vậy ta cần nguồn có cơng suất tác dụng là: ƩPF = 111.3 (MW) 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng, mà cịn cơng suất phản kháng Sự cân cơng 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 lớn cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng, ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì để đảm bảo chất lượng điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Ta có mối quan hệ cơng suất tác dụng phản kháng: Qi =Pi*tgφi Từ số liệu tải nguồn tính ta có cơng suất phản kháng nguồn phụ tải sau: Nguồn Tải Tải Tải Tải Tải Tải Tổng ΣP (MW) 111.3 15 23 18 20 14 30 Cosφ 0.8 0.76 0.83 0.77 0.8 0.72 0.82 ΣQ (MVAr) 83.48 12.8 16.1 14.91 15 ΣS (MVA) 139.13 19.72 28.01 23.37 25 120 13.49 20.94 93.2 19.44 36.58 Cân công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường hệ thống Cân công suất phản kháng biểu diễn biểu thức sau : ƩQF + QbùƩ = mƩQptmax + ƩΔQB + ƩQL - ƩQC + ƩQtd + ƩQdt Trong đó: ƩQF : tổng cơng suất phát máy phát điện Trong thiết kế môn học thiết kế từ cao áp trạm biến áp tăng nhà máy nên cần cân từ cao áp Vậy ƩQF = ƩPF * tgφF = 111.3 * 0.75 = 83.48 MVAr mƩQptmax =0.8*120*tg(arccos(0.80))=72 Mvar : tổng phụ tải phản kháng mạng điện có xét đến hệ số đồng thời ƩΔQB=10%* ƩSpt=10%150=15 Mvar : tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp ước lượng với ∑ pt ∑ pt ) ƩΔQB = (8 ÷ 12%)ƩSpt (trong ∑ pt ƩΔQL : tổng tổn thất công suất kháng đoạn đường dây mạng điện Với mạng điện 110 kV tính tốn sơ xem tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây công suất phản kháng điện dung đường dây cao áp sinh ra.( ƩΔQL= ƩΔQC) ƩQtd : tổng công suất tự dùng nhà máy điện hệ thống với ƩQtd = ƩPt d *tgφtd=2.1*tg(arccos(0.8))=1.57 MVar ƩQdt : công suất phản kháng dự trữ hệ thống (với ƩQdt = (5÷10%).ƩQpt ) S SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng = P2 + Q2 Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV Chọn ƩQdt = 10%.ƩQpt=10%*90= MVar Trong thiết kế môn học, cân từ cao áp nhà máy điện khơng cần tính Qtd Qdt Từ cơng thức suy lượng công suất kháng cần bù QbùƩ Nếu QbùƩ dương có nghĩa hệ thống cần cài đặt thêm thiết bị bù để cân công suất kháng Trong phần ta xét cung cấp công suất bù cho phụ tải xa nguồn có hệ số cosφ thấp hay phụ tải có cơng suất tiêu thụ lớn Và ta tạm cho lượng Qbù i phụ tải cho tổng Qbù i QbùƩ Sau ta tính lại công suất biểu kiến hệ số công suất cosφ theo công thức: Si' = Pi + (Q − Qbù i ) cos ϕ 'i = Pi Si' Từ biểu thức số liệu bảng ta có QbùƩ: ƩQF –Qbù∑ = mƩQpt + ƩΔQB + ƩΔQL – ƩΔQC + ƩQtd + ƩQdt 83.48–Qbù∑ =72+15+1.58+9 ⇒ Chọn QbùƩ = 14.1 MVAr Sau bù sơ cơng suất kháng ta có bảng số liệu phụ tải: STT Ppt Qpt cosϕ Qb Qpt-Qb S’ Chọ cosϕ ' n góc bù 15 12 0.76 5.38 7.42 16.7 0.9 23 16 0.83 16.1 28.8 0.83 18 14 0.77 3.79 11.12 21.16 0.85 20 15 0.8 15 25 0.8 14 13 0.72 4.97 8.52 26.39 0.85 30 20 0.82 20.94 36.59 0.82 Tổn g 120 93 14.1 79.1 0.94 0.9 0.92 Số liệu dùng phần so sánh phương án chọn dây chọn công suất máy biến áp Nếu sau tính xác lại phân bố thiết bị bù mà phụ tải không bù lại bù sơ ta phải kiểm tra lại tiết diện dây công suất máy biến áp chọn SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV CHƯƠNG DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN: Điện áp vận hành mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng kỹ thuật mạng điện Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất phụ tải, khoảng cách phụ tải nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện Điện áp định mức mạng điện chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ mạng điện xác định theo giá trị công suất đoạn đường dây mạng điện Vì chưa có sơ đồ nối dây cụ thể, sơ số đường dây hình tia nối từ nguồn đến phụ tải xa có công suất tiêu thụ lớn cấp điện áp phụ thuộc vào công suất khoảng cách truyền tải Dựa vào cơng thức Still để tìm điện áp tải điện U (kV): U = Trong : P(0.1 + 0.015 L ) P : công suất truyền tải (KW) L : khoảng cách truyền tải (km) Tải P(MW) 15 23 18 20 14 30 L(Km) 50 41.23 31.62 41.23 41.23 36.06 U(Kv) 55.6 67.2 57.6 62.7 52.4 75.5 Theo cấp điện áp Việt Nam có cấp 110 KV cao gần so với 81.31 kV nên ta chọn cấp điện áp 110 kV để truyền tải cho hệ thống 2.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN: Sơ đồ nối dây mạng điện phụ thuộc nhiều yếu tố: số lượng phụ tải, vị trí phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tuyến, phát triển phụ tải khả vận hành mạng điện Trong phạm vi đồ án mơn học chia làm nhiều vùng để cung cấp điện cho nút phụ tải Đối với phụ tải có nhu cầu cung cấp điện liên tục cần đưa phương án đường dây lộ kép hay phương án mạch vịng kín Theo u cầu cung cấp điện ta chia làm loại phụ tải:  Phụ tải loại 1: gồm tải 1, tải yêu cầu cung cấp điện  Phụ tải loại 2: gồm tải 3, tải yêu cầu cung cấp điện liên tục( mạch kép)  Phụ tải loại 3: gồm tải 5, tải yêu cầu cung cấp điện liên tục( mạch vòng) SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV Theo yêu cầu đồ án, vị trí phụ tải, loại phụ tải, ta chia phụ tải thành khu vực để giảm thiểu phương án tính tốn thời gian thực thiết kế    Vùng gồm có phụ tải: tải 1, tải Vùng gồm có phụ tải: tải 3, tải Vùng gồm có phụ tải: tải 5, tải 2.2.1.Vùng 1: Tải tải yêu cầu cung cấp điện Ta có phương án dây sau: Phương án Phương án Phương án 2.2.2 Vùng 2: Tải tải yêu cầu cung cấp điện liên tục mạch kép Ta có phương án dây sau: SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV Phương án Phương án Phương án 2.2.3 Vùng 3: Tải tải yêu cầu cung cấp điện liên tục mạch vịng  Ta có phương án nối điện sau: SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV * Chọn phương án tối ưu: Ta tính ∑Pi.Li phương án sau so sánh phương án với nhau, chọn 02 phương án tối ưu dựa vào ∑Pi.Li nhỏ đảm bảo yêu cầu đề bài: Vùng 1: mạch cung cấp điện Vùng 2: mạch cung cấp điện liên tục mạch kép Vùng 3: mạch cung cấp điện liên tục mạch vòng Phương án Đường dây N-1 N-2 N-3 Công suất P(MW) 15.00 23.00 18.00 20.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 50 41.23 31.62 41.23 41.23 36.06 44.72 P*L 750 948.29 569.16 824.6747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L N-4 N-5 N-6 5-6 4957.6 Phương án Đường dây 2-1 N-2 Công suất P(MW) 15.00 38.00 18.00 20.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 31.62 41.23 31.62 41.23 41.23 36.06 44.72 SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng N-3 N-4 N-5 N-6 5-6 Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV P*L 474.3 1566.74 569.16 824.6 747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L 5300.35 Phương án Đường dây N-1 1-2 N-3 N-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 38.00 23.00 18.00 20.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 50 31.62 31.62 41.23 41.23 36.06 44.72 P*L 1900 727.26 569.16 824.6 747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L 5886.57 Phương án Đường dây N-1 1-2 4-3 N-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 38.00 23.00 18.00 38.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 50 31.62 36.06 41.23 41.23 36.06 44.72 P*L 1900 727.26 649.08 1566.74747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L 6708.63 Phương án Đường dây 2-1 N-2 4-3 N-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 15.00 38.00 18.00 38.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 31.62 41.23 36.06 41.23 41.23 36.06 44.72 P*L 474.3 1566.74 649.08 1566.74747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L 6122.41 Phương án Đường dây N-1 Công suất P(MW) 15.00 23.00 18.00 38.00 18.14 25.86 Chiều dài L(Km) 50 41.23 36.06 41.23 41.23 36.06 44.72 P*L 750 948.29 649.08 1566.74 747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng N-2 4-3 N-4 N-5 N-6 5-6 4.14 5779.66 Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV Phương án Đường dây N-1 N-2 N-3 3-4 Công suất P(MW) 15.00 23.00 38.00 20.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 50 41.23 31.62 36.06 41.23 36.06 44.72 P*L 750 948.29 1201.56 721.2 747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L N-5 N-6 5-6 5486.6 Phương án Đường dây 2-1 N-2 N-3 3-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 15.00 38.00 38.00 20.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 31.62 41.23 31.62 36.06 41.23 36.06 44.72 P*L 474.3 1566.741201.56 721.2 747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L 5829.35 Phương án Đường dây N-1 1-2 N-3 3-4 N-5 N-6 5-6 Công suất P(MW) 38.00 23.00 38.00 20.00 18.14 25.86 4.14 Chiều dài L(Km) 50 31.62 31.62 36.06 41.23 36.06 44.72 P*L 1900 727.26 1201.56 721.2 747.91 932.5 185.14 Ʃ P*L 6415.57 Phương án Ʃ P*L Phương án chọn Phương án 4957.6 Chọn làm phương án Phương án 5300.35 Chọn làm phương án Phương án 5886.57 Phương án 6708.63 Phương án 6122.41 Phương án 5779.66 Phương án 5486.6 Phương án 5829.35 Phương án 6415.57 SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng 10 ... phương án dây lộ kép nên chọn trụ thép có mã hiệu ĐV-28 trang 159 sách thiết kế đồ án thiết kế mạng điện thầy Hồ Văn Hiến hình vẽ bên dưới: SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng 15 Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV. .. phương án dây sau: Phương án Phương án Phương án 2.2.2 Vùng 2: Tải tải yêu cầu cung cấp điện liên tục mạch kép Ta có phương án dây sau: SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV. .. 110KV Phương án Phương án Phương án 2.2.3 Vùng 3: Tải tải yêu cầu cung cấp điện liên tục mạch vịng  Ta có phương án nối điện sau: SVTH: Phạm Lương Nhựt Hùng Đồ án: Thiết kế mạng điện 110KV * Chọn