Đồ án thiết kế tốt nghiệp lưới điện đại học bách khoa hà nội

đồ án Đồ án thiết kế tốt nghiệp lưới điện đại học bách khoa hà nội Đồ án thiết kế tốt nghiệp lưới điện đại học bách khoa hà nội Đồ án thiết kế tốt nghiệp lưới điện đại học bách khoa hà nội Đồ án thiết kế tốt nghiệp lưới điện đại học bách khoa hà nội Đồ án thiết kế tốt nghiệp lưới điện đại học bách khoa hà nội

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện LỜI NÓI ĐẦU Cùng với tăng trưởng kinh tế Quốc dân, Hệ thống điện Việt Nam ngày phát triển mạnh quy mô chất lượng cung cấp điện Việc đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục, đảm bảo chất lượng vấn đề quan trọng hàng đầu thiết kế mạng điện Độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào tính chất, yêu cầu phụ tải Chất lượng điện đánh giá qua hai tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số mang tính chất an tồn hệ thống, tiêu quan quản lý hệ thống điện Quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải đảm bảo chất lượng điện áp theo quy định cho khách hàng nút phụ tải Mạng điện thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người vận hành, làm việc tin cậy, vận hành linh hoạt, kinh tế an toàn cho thiết bị toàn hệ thống Hệ thống điện thiết kế cịn phải đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật cao người thiết kế cần phải cân nhắc để lựa chọn phương án tối ưu tổng hợp yếu tố Sau thời gian học tập, nghiên cứu, hướng dẫn trực tiếp thầy giáo: TS Trần Mạnh Hùng, với hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình đầy trách nhiệm thầy giáo, cô giáo trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt thầy cô mơn Hệ Thống Điện, em hồn thành Đồ án tốt nghiệm Do thời gian có hạn khả thân nhiều hạn chế, đồ án khơng tránh khỏi khiểm khuyết, em mong giúp đỡ bảo thầy, cô để Đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn! Hà nội, ngày.… tháng… năm 2016 Sinh viên thực NGUYỄN SƠN HẢI SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện PHẦN I THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CƠNG SUẤT 1.1.PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp hệ thống điện nhà máy nhiệt điện 1.1.1Hệ thống điện Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn, hệ số cơng suất góp 110KV hệ thống 0,85 Vì cần phải có liên hệ hệ thống nhà máy điện để có trao đổi công suất hai nguồn cung cấp cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường chế độ vận hành Mặt khác hệ thống có cơng suất vơ lớn chọn hệ thống nút cân công xuất nút sở điện áp Ngoài hệ thống có cơng suất vơ lớn không cần phải dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện, nói cách khác cơng suất tác dụng phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện 1.1.2.Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện có tổ máy, tổ máy phát có cơng suất định mực: Pđm=50MW, Cos φ=0.85, Uđm=10,5kV Như tổng công suất định mức nhà máy nhiệt điện : PĐNĐ= 4.50 =200 MW Nhiên liệu nhà máy nhiệt điện than đá, dầu khí đốt Hiệu suất nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30-40%), đồng thời công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện Công suất phát kinh tế máy phát nhà máy nhiệt điện thường (khoảng 80-90%)Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 85% P đm nghĩa : Pkt=85% Pđm Do phụ tải cực đại máy phát vận hành tổng công suất tác dụng phát nhà máy nhiệt điện : Pkt= PNĐ = PF=85% 50=170MW SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến dừng 02 máy phát để bảo dưỡng, máy phát lại phát 85%P đm nghĩa tổng công suất phát Nhà máy nhiệt điện : Pkt= 85% 50=85MW Khi cố ngừng 01 máy phát, 03 máy phát lại phát 100% Pđm vậy: PF= 50 = 150 MW Phần công suất thiếu chế độ vận hành cung cấp từ hệ thống điện 1.1.3.Các phụ tải Trong hệ thống điện thiết kế 09 phụ tải, số liệu cho theo bảng sau Bảng 1.1 Các số liệu phụ tải Các số liệu Công suất cực đại Công suất cực tiểu Hệ số công suất Cos φ Thời gian sử dụng công suất cực đại (h) Độ tin cậy yêu cầu Yêu cầu điều chỉnh điện áp Điện áp định mức hạ áp (KV) a Các phụ tải 26 32 0,9 0,9 Phụ tải 30 32 35 36 32 Bằng 50% công suất cực đại 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 33 0,9 0,9 5000 I I KT KT 10 10 I KT 10 I I I I III I KT KT KT KT KT KT 10 10 10 10 10 10  Chế độ phụ tải cực đại : Phụ tải : P1max 26MW, cos 1 0,9  tan 1 0, 484 Có : Q1max P1max tan 1 26.0, 484 12,58MVAr  Chế độ phụ tải cực tiểu : P1min 50% P1max 0,5.26 13MW, cos 1 0,9  tan 1 0, 484 Có : Q1min P1min tan 1 13.0, 484 6, 29 MVAr Các phụ tải cịn lại tính tốn tương tự phụ tải ta có bảng sau: SV: Nguyễn Sơn Hải 30 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện Bảng1.2 Các thông số phụ tải theo đề Phụ tải Pmax Qmax Pmin Qmin MW MVA MW 26 32 30 32 35 36 32 30 33 12,48 15,36 14,40 15,36 16,80 17,28 15,36 14,40 15,84 Tổng 286 137,28 S MVA Smax Smin MVA S max MVA MVAr MVAr 13 16 15 16 17,5 18 16 15 16,5 6,24 7,68 7,2 7,68 8,4 8,64 7,68 7,2 7,92 26+12,5j 32+15,4j 30+14.4j 32+15,4j 35+16,8j 36+17,3j 32+15,4j 30+14,4j 33+15,84j 13+6,24j 16+7,68j 15+7,2j 16+7,68j 17,5+8,4j 18+8,64j 16+7,68j 15+7,2j 16,5+7,92j 28,84 35,50 33,28 35,50 38,82 39,93 35,50 33,28 36,60 14,42 17,75 16,64 17,75 19,41 19,97 17,75 16,64 18,30 143 68,64 286+137,3j 143+68,6j 317,24 158,62 1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.2.1.Cân công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ khơng thể tích trữ.Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện năng.Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống điện nhà máy hệ thống cần phải phát công suất với công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất mạng điện, nghĩa cần phải thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoài để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống.Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng liên quan đến vận hành phát triển hệ thống Vì phương trình cân cơng suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống thiết kế có dạng: PNĐ + PHT = Ptt = mPpt + Pmđ + Ptd + Pdtr ( 2-1 ) Trong đó: + PNĐ : Là công suất tác dụng nhà máy điện phát Trong chương trước tính cơng suất phát kinh tế nhà máy nhiệt điện bằng: PNĐ = Pkt = 170 MW + PHT : Công suất nhận từ hệ thống SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện PHT = Ptt - PNĐ + m : Là hệ số đồng thời ( lấy m = ) + Ppt : Là tổng công suất tác dụng cực đại hộ tiêu thụ Ppt = 26+32+30+32+35+36+32+30+33 = 286MW + Pmđ : Là tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp tính tốn sơ ta chọn: Pmđ = 5% mPpt = 5% 286 = 14,3 MW + Ptd : Là công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện ta thường lấy 10% tổng công suất phát kinh tế nhà máy Ta chọn : Ptd = 10%Pkt = 0,1  170 = 17 MW + Pdtr : Là tổng cơng suất tác dụng dự trữ tồn hệ thống Bởi hệ thống có cơng suất vơ lớn công suất dự trữ lấy từ hệ thống, Pdtr = Do cơng suất tiêu thụ lưới điện : Ptt = 286 + 14,3 + 17 = 317,3 MW Như chế độ phụ tải cực đại công suất mà lưới điện nhận từ hệ thống : PHT = Ptt - PNĐ = 317,3 - 170 = 147,3 MW Như chế độ phụ tải cực đại Hệ thống cần cung cấp cho phụ tải lượng công suất : P = 147,3 MW 1.2.2.Cân công suất phản kháng Sản xuất tiêu thụ điện dịng điện xoay chiều địi hỏi cân cơng suất điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân đòi hỏi công suất tác dụng mà công 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 công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng, ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng điện giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng biểu diễn sau: SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện QNĐ + QHT =Qtt = mQpt + QB + QL - QC + Qtd + Qdtr ( 2-2 ) Trong đó: + QNĐ : Là tổng công suất phản kháng nhà máy nhiệt điện phát QNĐ = PNĐ tan  F Nhà máy điện cho: cos  F = 0,85  tan  F = 0,62 ta có: QNĐ = 170 0,62 = 105,4 MVAr + QHT : Là công suất phản kháng nhận từ hệ thống QHT = PHT tan  HT Do cos  HT = 0,85 tan  HT = 0,62 ta có: QHT = 147,3 0,62 = 93,2 MVAr + Qtt: Công suất tiêu thụ lưới điện + m : Là hệ số đồng thời (ở lấy m = 1) + Qpt : Là tổng công suất phản kháng cực đại phụ tải Qpt = Qptmax = 137,3 MVAr + QB : Là tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp hệ thống Ta lấy: QB = 15%Qpt = 15% 137,3= 20,6 MVAr + QL: Là tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện + QC: Là tổng công suất phản kháng dung dẫn đường dây cao áp mạng điện sinh Với mạng điện xét, tính tốn sơ ta coi: QL = QC + Qtd : Là công suất phản kháng tự dùng nhà máy nhiệt điện Qtd = Ptd tgtd SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện Ta chọn Costd nhà máy điện = 0,75  tgtd = 0,882 ta có: Qtd = 20 0,882 = 17,64 MVAr + Qdtr : Là tổng cơng suất phản kháng dự trữ tồn hệ thống, hệ thống có cơng suất vơ lớn ta lấy Qdtr = Như tổng công suất tiêu thụ mạng điện : Qtt = 137,3 + 20,6 + 17,64 = 175,5 MVAr Tổng công suất phản kháng nhà máy hệ thống phát : QNĐ + QHT = 105,4 + 93,2 = 198,6 MVAr Ta thấy QNĐ + QHTQtt , bước tính sơ ta khơng cần đặt thêm thiết bị bù công suất phản kháng SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện CHƯƠNG LẬP VÀ TÍNH TỐN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 2.1.PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ CÁC LỰA CHỌN CHUNG CHO MẠNG ĐIỆN Sơ đồ lưới điện phải thiết lập cho chế độ max hệ thống, nguồn vận hành tối ưu Sơ đồ hay phương án lưới điện vạch địa hình lý tưởng dây tùy ý 2.1.1.Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện Tính tốn lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa nhiều nguyên tắc, nguyên tắc chủ yếu quan trọng công tác thiết kế mạng điện cung cấp điện kinh tế với chất lượng độ tin cậy cao Mục đích tính tốn thiết kế nhằm tìm phương án phù hợp Làm điều vấn đề cần giải lựa chọn sơ đồ cung cấp điện Trong cơng việc phải tiến hành đồng thời lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây dẫn, tính tốn thơng số kỹ thuật, kinh tế… Trong trình thành lập phương án nối điện ta phải ý tới nguyên tắc sau : Đảm bảo độ tin cậy theo yêu cầu Mạng điện phải đảm bảo tính an tồn cung cấp điện liên tục, mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ Đối với phụ tải loại phải đảm bảo cấp điện liên tục khơng gián đoạn tình Vì phương án nối dây phải có đường dây dự phòng, phụ tải phải cấp điện đường dây độc lập, đường dây song song mạch vịng kín Đảm bảo liên lạc chắn nhà máy điện ; đường dây liên lạc lộ song song Kết hợp với việc phân tích nguồn phụ tải nhận thấy : có phụ tải lộ loại phụ tải loại 3, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao Do phải sử dụng biện pháp cung cấp điện : lộ kép, mạch vòng 2.1.2.Chọn điện áp định mức Điện áp định mức mạng điện ảnh hưởng chủ yếu điến tiêu kinh tế, kỹ thuật đặc trưng kỹ thuật mạng Khi tăng điện áp định mức tổn thất cơng suất điện giảm tức giảm chi phí vận hành, tăng công suất giới hạn truyền tải đường dây, nhiên lại làm cho vốn đầu tư tăng ngược lại điện áp định mức mạng điện thấp vốn đầu tư nhỏ tổn thất cơng SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện suất điện làm cho chi phí vận hành tăng Vì chọn điện áp định mức mạng điện thiết kế cần thiết Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất phụ tải, khoảng cách phụ tải với nguồn cung cấp, vị trí tương đối phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện… Như chọn điện áp định mức mạng điện xác định chủ yếu điều kiện kinh tế Việc chọn sơ điện áp mạng điện có nhiều phương pháp khác : + Theo khả tải khoảng cách truyền tải đường dây + Theo đường cong thực nghiệm + Theo công thức thực nghiệm Khi tính tốn thực tế ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau: Ui = 4,34 √ li +16P i (kV) Trong đó: + li : Là chiều dài đoạn đường dây thứ i, (km) + Pi : Là công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i, (MW) + Ui : Là điện áp phụ tải thứ i, (với i =  9) Nếu tính Ui = (70  160) kV, ta chọn cấp điện áp định mức U đm = 110 kV 2.1.3.Chọn kết cấu đường dây tiến diện dây dẫn Trong tính tốn quy hoạch thiết kế lưới điện, chọn dây dẫn toán Chọn dây dẫn bao gồm chọn loại dây dẫn tiết diện dây dẫn Dây dẫn dùng để dẫn điện từ nguồn đến phụ tải, vật liệu dùng để chế tạo dây dẫn là: đồng, nhôm, thép hợp kim 1) Dây đồng: Đồng liệu dẫn điện tốt có điện trở suất nhỏ Bề mặt sợi dây đồng bọc lớp oxit đồng nên khả chống ăn mòn tốt Nhược điểm dây đồng đắt tiền, sử dụng mạng điện đặc biệt 2) Dây nhôm: Nhôm kim loại dẫn điện tốt sau đồng Dây nhơm có khả chống ăn mòn tốt, song độ bền tương đối nhỏ SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện 3) Dây nhôm lõi thép: Được sử dụng phổ biến đường dây không điện áp từ 35kV trở lên Dây nhôm lõi thép có độ bền tốt, giá thành tương đối rẻ Vậy đường dây thiết kế, để đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật ta chọn sử dụng loại dây nhôm lõi thép (AC) Tiết diện dây dẫn ảnh hưởng nhiều đến vốn đầu tư để xây dựng đường dây chi phí vận hành đường dây, tăng tiết diện dây dẫn làm tăng chi phí xây dựng vận hành đường dây giảm tổn thất điện chi phí tổn thất điện Vì ta cần phải chọn tiết diện dây dẫn cho hàm chi phí tính tốn nhỏ Ta sử dụng phương pháp mật độ dòng kinh tế để tìm tiết diện dây dẫn :  Tiết diện kinh tế dây dẫn tính theo cơng thức : I i max Fi = J kt (2.2) Trong : Fi :Tiết diện tính tốn dây dẫn tính theo mật độ dịng kinh tế Ii max : Dòng điện chạy dây dẫn chế độ phụ tải cực đại Ii max xác định theo công thức : Iimax = Si n 3U dm n : Số lộ đường dây nhánh Si : Công suất truyền tải cực đại đường dây tính Jkt : Mật độ kinh tế dịng điện, A/mm2 , Jkt chọn chung cho toàn mạng điện theo Tmax dây AC Uđm : Điện áp định mức mạng điện ( kV ) Với điện áp Uđm = 110kV, ta cần chọn tiết diện dây dẫn F ≥ 70 mm 2, để đảm bảo độ bền học, điều kiện ổn định nhiệt độ tổn thất vầng quang điều kiện làm việc bình thường Sau tính tiết diện dây dẫn theo cơng thức (2.2) ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần kiểm tra điều kiện về: phát nóng dây dẫn chế độ sau cố, điều kiện tạo thành vầng quang 2.1.4.Kiểm tra tiêu kỹ thuật Các hạn chế kỹ thuật bao gồm: 10 SV: Nguyễn Sơn Hải ... Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện Phương án Phương án 14 SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện 2.3.TÍNH TỐN KỸ THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 2.3.1.PHƯƠNG ÁN Hình... phương án Khơng cần dự kiến qua nhiều phương án Sau phân tích tương đối cẩn thận dự kiến 05 phương án Phương án 12 SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện Phương án Phương án. .. dây lại tiến hành tương tự đường dây Kết tính điện áp đường dây chọn điện áp định mức mạng điện cho bảng sau: 17 SV: Nguyễn Sơn Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện Bảng 2.2 Điện áp đường