thiết kế mạng điện cho khu vực trong hệ thống điện

LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn quan trọng hệ thống lượng quốc gia,nó sử dụng hầu hết lĩnh vực sau:sản xuất kính tế,đời sống sinh hoạt,nghiên cứu khoa học… Hiện nước ta phát triển theo hướng công nghiệp hóa,hiện đại hóa nên nhu cầu điện đòi hỏi ngày cao số lượng chất lượng.Để đáp ứng số lượng ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm khai thác tốt nguồn lượng biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, để đảm bảo có chất lượng điện cần phải xây dựng hệ thống truyền tải,phân phối điện đại có phương thức vận hành tối ưu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế.Xuất phát từ điều đó,bên cạnh kiến thức giảng dạy giảng đường,mỗi sinh viên ngành Hệ Thống Điện giao đồ án môn học thiết kế mang điện cho khu vực.Quá trình thực đồ án giúp hiểu biết tổng quan mạng lưới điện khu vực, hiểu biết thêm nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện xác định hướng thông số đường dây,chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc tổ chức điều khiển hệ thống,tổng vốn đầu nguồn nguyên vật liệu để phát triển lượng… Em xin gửi lời chân thành cảm ơn đến thầy Th.S Nguyễn Đức Thuận toàn thể thầy cô khoa Hệ Thống Điện tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án Hà Nôi,ngày tháng năm SINH VIÊN Nguyễn Đức Hồng NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC -♫CHƯƠNG I:PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1,Phân tích nguồn -Nguồn:Hệ thống công suất vô lớn,có hệ số công suất 0,85 1.2,Phân tích phụ tải - Tổng công suất phụ tải tiêu thụ chế độ cực đại : =190 MW - Phụ tải cực tiểu = 50%: = 50%.190=95 MW - Trong số phụ tải có phụ tải thuộc loại I phụ tải:1,2,4,5,6,7 thuộc loại có mức đảm bảo cung cấp điện mức cao nhất,nghĩa điện gây hậu nghiêm trọng.Phụ tải lại thuộc loại III nghĩa có mức bảo vệ thấp hơn,là phụ tải điện không gây hậu nghiêm trọng -Thời gian sử dụng công suất lớn nhất: Tmax=5000 -Điện áp định mức thứ cấp: Uđm= 10 V -Bao gồm loại phụ tải: + Phụ tải thường :3,4,7 + Phụ tải khác thường:1,2,5,6 -Ta có bảng tính số liệu phụ tải sau: Đồ án môn Lưới Điện Page Stt Pmax 20 22 33 30 28 26 31 Cos 0,9 0,9 0,9 0,88 0,88 0,9 0,9 Qmax 9,6 10,6 15,8 16,2 15,1 12,5 14,9 Pmin 10 11 16,5 15 14 13 15,5 Qmin 4,8 5,3 7,9 8,1 7,55 6,25 7,45 max 20+9,6i 22+10,6i 33+15,8i 30+16,2i 28+15,1i 26+12,5i 31+14,9i 10+4,8i 11+5,3i 16,5+7,9i 15+8,1i 14+7,55i 13+6,25i 15,5+7,45i Trong đó: Smin=50%Smax Smax=P+jQmax Smin=P+jQmin 1.3, Sơ đồ địa lý (1 ô =10x10km) -Áp dụng định lý pitago tam giác vuông ta tính chiều dài từ nguồn điện đến phụ tải NĐ-1=(302+102)=1000==31,62(km) Đồ án môn Lưới Điện Page NĐ-2=60(km) NĐ-3=(302+202)=1300==36,05(km) NĐ-4=(602+202)=4000+=63,24(km) NĐ-5=40(km) NĐ-6=(202+702)=5300==72,80(km) NĐ-7=(402+502)=4100==64,03(km) CHƯƠNG II:CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2.1,Tính toán cân công suất -Tổng công suất phụ tải nguồn sinh tổng công suất tác dụng hộ phụ tải tiêu thụ tổn thất công suất tác dụng lưới 2.2,Cân công suất tác dụng Sự cân công suất tác dụng khu vực xét biểu diễn công thức sau: Pnguồn=Pyêu cầu=m + + Pdự trữ Trong : - Pnguồn=Pyêu cầu - m hệ số đồng thời = - Pmạng điện công suất tác dụng mạng điện 5%Pmax = 5%.190=9,5MW - Pdự trữ công suất dự trữ mạng điện (=0) Thay số vào ta được: Pnguồn=Pyêu cầu=1.190 + 9,5=199,5 MW 2.2,Cân công suất phản kháng Đồ án môn Lưới Điện Page Sự cân công suất phản kháng thể công thức: Qyêu cầu=m +∑L -∑QC + ∑QBA + Qdự trữ Trong : - L tổn thất công suất phản kháng đường dây - C công suất phản kháng điện dung đường dây sinh - BA tổn thất công suất phản kháng máy biến áp ( =15% max =15% 95 =14,25 MVAr) - ∑L = ∑QC - Qdự trữ = Thay số vào ta được: Qyêu cầu =1.95+14,25=109,25 MVAr -Công suất phản kháng nguồn cung cấpk: Qnguồn= Pnguồn tan nguồn =199,5 tan 0.85 =227,1 MVAr Vì Qnguồn > Qyêu cầu nên hệ thống không cần bù công suất phản kháng -Dự án phương án nối dây + Phụ tải loại I:1,2,4,5,6,7 sử dụng dây kép + Phụ tải loại III:3 sử dụng dây đơn Đồ án môn Lưới Điện Page Phương án 1: N Đ Phương án 2: N Đ Phương án 3: N Đ Đồ án môn Lưới Điện Page - Sơ đồ hình tia có ưu điểm là:Đơn giản sơ đồ nối dây,bố trí sơ đồ đơn giản,các phụ tải không liên quan đến nhau,khi 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 là: khảo sát thiết kế thi công nhiều thời gian tốn nhiều chi phí - Sơ đồ liên thông có ưu diểm là:khảo sát thiết kế giảm thời gian so với sơ đồ hình tia,thiết bị dây dẫn có chi phí giảm.Tuy có nhược điểm thêm trạm trung gian,thiết bị bố trí đòi hỏi bảo vệ rơ le,thiết bị tự động hóa phực 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 cao,khả vận hành lưới linh hoạt,tổn thất chế độ bình thường thấp.Tuy nhiên nhược điểm mạng kín bố trí thiết bị bảo vệ rơ le tự động hóa phức tạp,khi xảy cố tổn thất cao nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 3.1,Phương án hình tia a,Chọn điện áp định mức cho lưới điện Lựa chọn cấp điện điện áp định mức cho mạng điện quan trọng trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chi phi kinh tế,kỹ thuật mạng điện.Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Phải đáp ứng yêu cầu mở rộng phụ tải sau - Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn điện đến phụ tải - Khi điện áp cao tổn thất điện áp bé.Nhưng điện áp tăng cao chi phí xây dựng mạng điện lớn giá thành thiết bị tăng.Vì phải chọn mức điện áp cho phù hợp kinh tế kỹ thuật Chọn điện áp tối ưu theo công thức: Ui=4,34 - Đối với lộ đơn ( Loại I) Đồ án môn Lưới Điện Page Ui=4.34 - Đối với lộ kép (Loại III) Ui – điện áp đường dây thứ i(kv) Li – Khoảng cách từ nguồn điện đến phụ tải thứ i(km) Pi – Công suất lớn đường dây thứ i(MW) - Ta có bảng tính điện áp định mức sau: Đường dây Pi N-1 20 N-2 22 N-3 33 N-4 30 N-5 28 N-6 26 N-7 31 - Chọn tiết diện dây dẫn : Li 31,62 60 36,05 63,24 40 72,80 64,03 Ui 81,38 88,1 75,17 101,15 95,87 95,95 102,70 Uđm 110 110 110 110 110 110 110 Với lưới 110kv(khu vực) chọn tiết diện dây theo phương pháp sử dụng mật độ dòng điện kinh tế.Dự kiến sử dụng dây nhôm lõi thép Khoảng cách trung bình hình học pha 5m Fkt= Với Imax dòng điện cực đại làm việc chế độ bình thường,được xác định theo công thức: Imax= Trong đó: Jkt – Mật độ kinh tế dòng điện(mm2) Uđm - Điện áp định mức dòng điện(kv) Smaxi – Công suất đường dây thứ i phụ tải cực đại(MVA) Đồ án môn Lưới Điện Page n- Số lộ đường dây Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất cực đại phụ tải 5000h Vì dùng dây nhôm lõi thép nên ta tra bảng Jkt=1 Ta có Smax= Trước hết ta áp dụng công thức tính Iđm từ công thức: Ilvmax=.103 Trong đó: n số đường dây N-1:I=.103=58,22 A => Fkt==58,22 N-2:I=64,08 A =>Fkt=64,08 N-3:I=192,05 =A=>Fkt=192,05 N-4:I=102,61A=>Fkt=102,61 N-5:I=83,48A=>Fkt=83,48 N-6:I=75,71A=> Fkt=75,71 N-7:I=90,25A=> Fkt=90,25 Ta có bảng sau: dđ Smaxi n Ilvmax Fkt Ftc Icp Isc N-1 N-2 N-3 22,18 24,42 36,58 2 58,22 64,08 192,05 58,22 64,08 192,05 70 70 185 265 265 510 116,44 128,16 - Đồ án môn Lưới Điện Page Kết luận AC-70 AC-70 AC- N-4 N-5 N-6 N-7 34,09 31,81 28,85 34,39 2 2 102,61 83,48 75,71 90,25 102,61 83,48 75,71 90,25 95 95 70 95 330 330 265 330 185 AC-95 AC-95 AC-70 AC-95 205,22 166,96 151,42 180,5 Dựa vào tiết diện dây dẫn theo công thức tính mật độ kinh tế tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần kiểm tra điều kiện tạo thành vầng quang.Độ bền đường dây điều kiện pháp nóng dây dẫn Tính toán thông số đường dây: Ri = Roi Xi = Xoi Bi = Bo li n Bảng kết tính toán đường dây : Loại n Li Roi Xoi ( dây (km) ( AC-70 31,62 0,46 0,44 AC-70 60 0,46 0,44 AC1 0,17 0,40 185 36,05 AC-95 63,24 0,33 0,42 AC-95 40 0,33 0,42 AC-70 72,80 0,46 0,44 AC-95 64,03 0,33 0,42 • Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 Boi 10-6 (S/km) 2.58 2.58 2,84 2,65 2,65 2.58 2,65 R) X) B 10‾⁴ (s) 7,27 13,8 6,95 13,2 1.63 6,12 10,26 6,6 16,74 10,56 14,42 13,28 8,4 16,01 13,44 1,02 3,35 2,12 3,75 3,39 3,09 - Kiểm tra điều kiện vầng quang Theo điều kiện tiết diện dây dẫn không nhỏ trị số cho phép với cấp điện áp Với cấp điện áp 110kv để không xuất vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu phép 70mm2 Kiểm tra nóng phát dây dẫn * Theo điều kiện : Iscmax=k.Icp Đồ án môn Lưới Điện Page -Điện áp điều chỉnh chế độ cực đại: Uđcmax = U 1q max Uhdm Uyc max = = 126,5(kV) Vậy đầu phân áp điều áp cố định gần 2, có Upa = 125,75 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cực tiểu: Uđcmin = U 1q Uhdm Uyc = = 124,124 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 2, có Upa = 125,75 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cố: Uđcsc = U 1qsc.Uhdm Uy csc == 119,04 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 1, có Upa = 117,87 (kV) - Kiểm tra: Đồ án môn Lưới Điện Page -Chế độ phụ tải cực đại: Utmax = U 1q max Uhdm Upa ΔUmax% = = = 10,56 (kV) Ut max − Udm ×100 Udm = = 5,6 (%) > 5(%) -Chế độ phụ tải cực tiểu: Utmin = U 1q Uhdm Upa ΔUmin% = = = 9.87 (kV) Ut − Udm ×100 Udm = = -1.3 (%) < (%) -Chế độ cố: Utsc = U 1qsc.Uhdm Upa Đồ án môn Lưới Điện == 9.94 (kV) Page ΔUsc% = Utsc − Udm × 100 Udm == -0.6 (%) (%) b) Chọn đầu phân áp cho MBA điều áp tải _Các phụ tải loại 1, 2, 3, không thỏa mãn điều kiện máy biến áp điều áp cố định nên dùng máy biến áp điều áp tải (*) Xét trạm 1: -Điện áp điều chỉnh chế độ cực đại: Uđcmax = U 1q max Uhdm Uyc max = = 126,4(kV) Vậy đầu phân áp điều áp cố định gần 2, có Upa = 125,24 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cực tiểu: Đồ án môn Lưới Điện Page Uđcmin = U 1q Uhdm Uyc = = 125,2 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 2, có Upa = 125,24 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cố: Uđcsc = U 1qsc.Uhdm Uy csc == 122,95 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 1, có Upa = 123.19 (kV) - Kiểm tra: -Chế độ phụ tải cực đại: Utmax = U 1q max Uhdm Upa ΔUmax% = Đồ án môn Lưới Điện = = 10,6 (kV) Ut max − Udm ×100 Udm = = (%) > 5(%) Page -Chế độ phụ tải cực tiểu: Utmin = U 1q Uhdm Upa ΔUmin% = = = 10,83 (kV) Ut − Udm ×100 Udm = = 9.9 (%) > (%) -Chế độ cố: Utsc = U 1qsc.Uhdm Upa ΔUsc% = == 10,48 (kV) Utsc − Udm × 100 Udm == 4.8 (%) (%) (*) Xét trạm 2: -Điện áp điều chỉnh chế độ cực đại: Đồ án môn Lưới Điện Page Uđcmax = U 1q max Uhdm Uyc max = = 126,52(kV) Vậy đầu phân áp điều áp cố định gần 2, có Upa = 125,24 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cực tiểu: Uđcmin = U 1q Uhdm Uyc = = 124,88 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 2, có Upa = 125,24 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cố: Uđcsc = U 1qsc.Uhdm Uy csc == 118,72 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 1, có Upa = 117,05 (kV) - Kiểm tra: -Chế độ phụ tải cực đại: Đồ án môn Lưới Điện Page Utmax = U 1q max Uhdm Upa ΔUmax% = = = 10,6 (kV) Ut max − Udm ×100 Udm = = (%) > 2,5(%) -Chế độ phụ tải cực tiểu: Utmin = U 1q Uhdm Upa ΔUmin% = = = 9,97 (kV) Ut − Udm ×100 Udm = = -0,3 (%) < 7,5 (%) -Chế độ cố: Utsc = U 1qsc.Uhdm Upa Đồ án môn Lưới Điện == 10,64 (kV) Page ΔUsc% = Utsc − Udm × 100 Udm == 6,4 (%) (%) (*) Xét trạm 3: -Điện áp điều chỉnh chế độ cực đại: Uđcmax = U 1q max Uhdm Uyc max = = 129,41 (kV) Vậy đầu phân áp điều áp cố định gần 2, có Upa = 129,33 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cực tiểu: Uđcmin = U 1q Uhdm Uyc = = 123,41 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 2, có Upa = 123,19 (kV) - Kiểm tra: Đồ án môn Lưới Điện Page -Chế độ phụ tải cực đại: Utmax = U 1q max Uhdm Upa ΔUmax% = = = 10,25 (kV) Ut max − Udm ×100 Udm = = 2.5 (%) < 5(%) -Chế độ phụ tải cực tiểu: Utmin = U 1q Uhdm Upa ΔUmin% = Đồ án môn Lưới Điện = = 9.76 (kV) Ut − Udm ×100 Udm = = -2.4 (%) < (%) Page (*) Xét trạm 6: -Điện áp điều chỉnh chế độ cực đại: Uđcmax = U 1q max Uhdm Uyc max = = 126,63(kV) Vậy đầu phân áp điều áp cố định gần 2, có Upa = 125,24 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cực tiểu: Uđcmin = U 1q Uhdm Uyc = = 125,2 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 2, có Upa = 125.24 (kV) -Điện áp điều chỉnh chế độ cố: Đồ án môn Lưới Điện Page Uđcsc = U 1qsc.Uhdm Uy csc == 122,95 (kV) Vậy đầu phân áp cố định gần 1, có Upa = 121.14 (kV) - Kiểm tra: -Chế độ phụ tải cực đại: Utmax = U 1q max Uhdm Upa ΔUmax% = = = 10,6 (kV) Ut max − Udm ×100 Udm = = (%) > 5(%) -Chế độ phụ tải cực tiểu: Utmin = U 1q Uhdm Upa Đồ án môn Lưới Điện = = 10 (kV) Page ΔUmin% = Ut − Udm ×100 Udm = = (%) = (%) -Chế độ cố: Utsc = U 1qsc.Uhdm Upa == 10,65 (kV) ΔUsc% = Utsc − Udm ×100 Udm == 6.5 (%) (%) → trạm thõa mãn điều kiện CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN 8.1 Vốn đầu tư: V = V t + Vd Trong đó: V; vốn đầu tư cho phương án Đồ án môn Lưới Điện Page Vt: vốn đầu tư cho mba Vd: vốn đầu tư cho đường dây Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Vt Vt= 1.8 ⨉(16+16+40+25+25+40+25)⨉=201.96 ⨉ Vd ta tính chương : 28,08.109 V=Vt +Vd=201,96 + = 8.2 Tổng tổn thất công suất tác dụng lưới: ΔP = ΣΔPNi + ΣΔPbi + ΣΔPoi = 3,27+ 0,674+ 0,43 = 4,374 (MW) 8.3 Tổng tổn thất điện năng: ΔA = ΣΔANi + ΣΔAbi + ΣΔAoi = (ΣΔPNi + ΣΔPbi).(0,124+Tmax.10-4)2.8760 + (ΣΔPoi.8760) = (3,27+0,674).(0,124+5000×)×8760+(0,43×8760) = 25325,65 (MWh) Đồ án môn Lưới Điện Page 8.4 Chi phí vận hành lưới điện: Y = avhd.Vd + avht.Vt + ΔA.C = ( 0,0428,08109+ 201,96 ⨉) + (1008,61 ××700) = 2,037891011 (đ) 8.5 Hàm chi phí tính toán năm lưới điện: Z = atc.V + Y = (Vt + Vd) + (avhd.Vd + avht.Vt + ΔA.C) = (0,125 )+ (2,037891011) = 2,32589.1011 (đ) 8.6 Giá thành truyền tải điện năng: β= Y A Y = ∑ P max T max Đồ án môn Lưới Điện = = 244830,5263 (đ) Page Đồ án môn Lưới Điện Page