Đồ án lưới điện Đề tài 31: Thiết kế mạng điện 110kV

Chương I:Cân bằng công suất trong hệ thống I: số liệu ban đầu 1. Nguồn và phụ tải Nguồn điện Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ =0,8 Điện áp thanh cái cao áp: • 1,1Udm lúc phụ tải cực đại • 1,05Udm lúc phụ tải cực tiểu • 1,1Udm lúc sự cố Phụ tải 1 2 3 4 5 6 Pmax (MW) 17 19 25 26 14 20 Cosφ (phụ tải) 0.8 0.75 0.75 0.8 0.75 0.8 Pmin (%Pmax) 40 40 40 40 40 40 Tmax (giờnăm) 5500 5500 5500 5500 5500 5500 Yêu cầu cung cấp điện LT LT LT LT Uđm thứ cấp trạm phân phối (kV) 22 22 22 22 22 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp phía thứ cấp ±5% ±5% ±5% ±5% ±5% ±5% Giá tiền 1kwh điện năng tổn thất: 1650 đồng. Giá tiền 1kVAr thiết bị bù: 300.000 đồng.

Trang 1

ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Khắc Đại

Thắng

Lớp : Hệ thống điện A – K58 Giảng viên hướng dẫn: TS.Bùi Đình Thanh

Đề tài 31: Thiết kế mạng điện 110kV

Trang 2

Chương I : Cân bằng công suất trong hệ thống !

I: số liệu ban đầu

1 Nguồn và phụ tải

Nguồn điện -Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ =0,8

-Điện áp thanh cái cao áp:

 1,1Udm lúc phụ tải cực đại

 1,05Udm lúc phụ tải cực tiểu

 1,1Udm lúc sự cố

- Giá tiền 1kwh điện năng tổn thất: 1650 đồng.

- Giá tiền 1kVAr thiết bị bù: 300.000 đồng

2 Sơ đồ nguồn và phụ tải

Trang 3

6 5

2 1

3

3 Phân tích nguồn và phụ tải.

Nhiệm vụ của thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân tích các giải pháp, phương án để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải vớichi phí nhỏ nhất nhưng không hạn chế độ tin cậy cug cấp điện và chất lượng điệnnăng

Để chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điếm của các nguồn cug cấp điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao-

Hộ loại II : Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng đối với các phụ tải nàyviệc mất điện chỉ gây thiệt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất,giảm sút về số

Trang 4

lượng sản phẩm máy móc và công nhân phải ngừng làm việc, phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số người dân Do vậy mức đảm bảo cung cấp điện

an toàn và liên tục cho các phụ tải này phải dựa trên yêu cầu của kinh tế Đa số các trường hợp người ta thường cung cấp bằng dây đơn

Hộ loại III: Bao gồm các phụ tải không mấy quan trọng nghĩa là các phụ tải

mà việc mất điện không gây ra những hậu quả nghiêm trọng Do vậy hộ phụ tải loại I được cung cấp bằng dây đơn và cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thây thế phần hư hỏng của mạng điện nhưng không quá 1 ngày

II Tính toán cân bằng công suất trong mạng điện

1.Cân bằng công suất tác dụng.

Phương trình cân bằng công suất tác dụng:

∑ P nguồn = ∑P tiêu thụ

Trong đó:

+ ∑ P nguồn : công suất tác dụng của nguồn;

+ ∑P tiêu thụ : công suất tác dụng tải tiêu thụ

+ ∑ P tiêu thụ : Tổng công suất tiêu thụ

+ ∑P tảimax : Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất của tải+ ∆P mạng điện : Tổn hao trên đường dây và máy biến áp

Trang 5

+ P td : Công suất tự dùng của các nhà máy điện.

+ P dt : Công suất dự trữ

1 Xác định dung lượng bù công suất phản kháng Q bù.

Phương trình cân bằng công suất phản kháng:

∑ Q nguồn= ∑ Q tiêu thụ

Trong đó:

+ ∑ Q nguồn : Tổng công suất phản kháng do nguồn cung cấp;

+ ∑ Q tiêu thụ : Tổng công suất phản kháng tải tiêu thụ

Ta có:

∑ Q ngu ồ n = Q HT + Q MF + Q b ù (1)Trong đó:

+ Q HT : Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp+ Q MF : Công suất do máy phát cung cấp

+ Q bù : Công suất phản kháng cần đặt bù vào lưới để đảm bảo cân bằng công suất chung Nếu Q bù có giá trị âm thì không phải bù sơ bộ,ngược lại, nếu có giá trị dương thì cần đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ

Từ (1), ta có:

Trang 6

Q b ù = ∑ Q ngu ồ n - Q HT + Q MF

Theo yêu cầu thiết kế, Q MF = 0

 Q b ù = ∑ Q ngu ồ n - Q HT (2)Lại có :

∑ Q ti êu t hụ= ¿ ∑ Q t ải max+ ¿∆Q L - ∆Q C + ∆Q B+ Q td + Q dt

Trong đó:

+ ∑ Q t ải max : Tổng công suất phản kháng tải tiêu thụ

+∆Q L :Tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây

+∆Q C : Tổn thất công suất phản kháng do điện dung đường dây

+∆Q B: Tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp

+Q td : Công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống+ Q dt: Công suất phản kháng dự trữ của hệ thống

{Q td=0

Q dt= 0

 ∑ Q nguồn= ∑ Q tiêu thụ = ∑ Q tảimax+ ∆Q B

Trang 8

Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG

ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối điện vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tincậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới, đảm bảo yêu cầu kinh tế

Theo yêu cầu cấp điện của từng loại phụ tải, ta có các phương án đi dây cho từng loại phụ tải như sau:

+ Đối với phụ tải loại I : phụ tải 1, 2, 4, 5 yêu cầu cung cấp điện liên túc, sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng

+ Đối với phụ tải loại II, III : phụ tải 3, 6không yêu cầu cấp điện liên tục, chỉ cần sử dụng đường dây đơn

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn điện và các hộ phụ tải, ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau:

Trang 9

PHƯƠNG ÁN 1

PHƯƠNG ÁN 2

6 5

2 1

3

6 5

2 1

3

6 5

2

3

6 5

2

1

3

Trang 10

PHƯƠNG ÁN 3

PHƯƠNG ÁN 4

6 5

2 1

3

6 5

2 1

3

Trang 11

PHƯƠNG ÁN 5

Áp dụng công thức Still:

U i = 4,36× √l i+16 × Pi

Trong đó:

+ U i : điện áp vận hành trên đường dây thứ i+ l i : khoảng cách truyền tải đoạn đường dây thứ i+ P i: công suất tác dụng truyền tải trên đoạn đường dây thứ i

1 Đối với phương án 1.

Xác định sơ bộ công suất truyền tải trên từng đoạn dây (bỏ qua tổn hao công suất ∆P)

ĐOẠN N-3

Ta có:

P N 1 = P max3 = 25 (MW); l N 1 = √502+302 =58,31 (km)Điện áp trên nhánh N-3:

U N 1 = 4,36× √58,3+16 ×25 = 79,87 (kV)

6 5

2 1

3

6 5

2 1

3

6 5

2

1

3

Trang 12

Tính toán tương tự đối với các đoạn đường dây còn lại, ta được kết quả dưới bảng sau:

(max)

Qi

Điện áp vậnhành

Tính toán tương tự như phương án 1, ta có kết quả dưới bảng sau:

(max)

Qi

Điện áp vận hành

Trang 13

3 Đối với phương án 3.

Tương tự, ta có bảng sau :

(max)

Qi

Điện áp vậnhành

Trang 14

P N 2=P2+P6=19+20=39QN 2=Q2+Q 6=12,7+ 12,6=25,3

(max)

Qi

(max)

Qi

Trang 15

dẫn cho đường dây N-3.

Khi bỏ qua tổn

hao, dòng công suất chạy trên đoạn đường dây là:

S tt− N 3 = S N 3 = P 3 max + jQ 3 max = 25 + j22 (MVA)Dòng điện chạy trên đoạn đường dây:

I tt−N 3 = S tt−N 3

n√3 U đm = √252+222

√3 ×110 = 0,174 (kA) = 174,79 (A)

Ta có thời gian sử dụng công suất lớn nhất của các phụ tải là:

Tmax = 5500(giờ/năm) > 5000 (giờ/năm)

Ở điện áp 110kV, với dây dẫn AC Tra bảng, ta được mật độ dòng kinh tế:

2

1

3

Trang 16

Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC – 150.(Đảm bảo điều kiện vầng quang)

 Kiểm tra điều kiện dòng nung nóng cho phép:

+ Lúc bình thường:

Tra bảng, dây dẫn AC- 150 đặt ngoài trời có : I cp− N 1 = 450 (A)

Ta thấy : I tt−N 1 = 174 (A) < I cp− N 3

 Đạt yêu cầu

 Tương tự các ta có bảng sau :

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

Tra bảng, dây dẫn AC- 150 có : r0 = 0,21 (Ω/km) ; x0 = 0,365 (Ω/km)

Ta có:

R N 3 = r0×l N 3 = 0,21 × 58,3 = 12,43 (Ω)

X N 1 = x0× l N 1 = 0,365 × 58,3= 21,28 (Ω)

Trang 17

Ta có: ∆U bt −N 1 = P N 3 × R N 3+Q N 3 × X N 3

U đ m2 × 100= 6,04%

Lúc bình thường: ∆U cp = 10%

 ∆U bt −N 1 < ∆U cp

Đảm bảo yêu cầu

Tương tự các ta có bảng sau :

Bảng kết quả chọn tiết diện dây cho phương án 1

2 PHƯƠNG ÁN 2.

Trang 18

Đoạn Số đường dây Pi

(max)

Qi

Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây N-4-5

 Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây N-4.

Dòng điện chạy trên đoạn đường dây:

I tt−N 4 = S tt −N 4

n√3 U đm = 135,8(A)

Ta có: J kt = 1 (A/mm2)

6 5

2 1

3

Trang 19

 Tiết diện dây dẫn:

F N 6 = I tt− N 6

J kt = 135,8(mm2)Tra bảng chọn tiết diện gần nhất, ta chọn dây : AC – 150.(Đảm bảo điều kiện vầng quang)

 Kiểm tra điều kiện dòng nung nóng cho phép:

+ Lúc bình thường:

Tra bảng, dây dẫn AC- 120 đặt ngoài trời có : I cp− N 6 = 450 (A)

Ta thấy : I tt−N 6 < I cp− N 6

+ Khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch:

Dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn còn lại là:

I SC−N 4 = 2 I tt −N 4 = 2×135,79 = 271,57 (A)

Ta thấy: I SC−N 4< I cp− N 4

 Tính tươung được bảng sau

Đoạn Loại dây

dẫn

Số

dây

I tt(A) FNi(mm2) I cp(A) r0 x0 Kết luận

Trang 20

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

 Đảm bảo yêu cầu

 Các đoạn dây còn lại tính tương tự phương án 1 !

 Được kết quả:

Trang 21

Trang 22

3 PHƯƠNG ÁN 3.

Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây N-3.

Khi bỏ qua tổn hao, dòng công suất chạy trên đoạn đường dây là:

I tt−N 3 = S tt−N 3

n√3 U đm = √252+222

√3 ×110 = 0,174 (kA) = 174,79 (A)

J kt = 1 (A/mm2)

 Tiết diện dây dẫn:

6 5

2 1

3

Trang 23

F N 1 = I tt− N 1 J

kt =1741 = 174 (mm2)Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC – 150.(Đảm bảo điều kiện vầng

Đoạn Loại dây

Trang 24

dẫn (n)

Trang 25

4 PHƯƠNG ÁN 4

I tt−N 3 = S tt−N 3

n√3 U đm = √252+222

√3 ×110 = 0,174 (kA) = 174,79 (A)

2 1

3

Trang 26

Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC – 150.(Đảm bảo điều kiện vầng

Đoạn Loại dây

Trang 27

dẫn

Số dây(n)

Trang 28

5 Phương án 5

I tt−N 3 = S tt−N 3

n√3 U đm = √252+222

√3 ×110 = 0,174 (kA) = 174,79 (A)

1

3

Trang 29

Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC – 150.(Đảm bảo điều kiện vầng

Đoạn Loại dây

dẫn

Số dây(n)

Trang 30

N-3 AC-150 1 25+22j 12,24 21,28 6,40 Đạt yêu cầu

Tính toán cụ thể từng phương án đã chọn

Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:

( tc vh) V A.C

Z  a a  Trong đó :

Z: là hàm chi phí tổn thất hàng năm (đồng)

atc : hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn, a tc=

1

T tc = 18 = 0,125

Ttc: thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư

avh: hệ số khấu hao hao mòn thiết bị ,ở đây lấy avh = 4% =0,04

V : vốn đầu tư xây dựng đường dây V = Sx.V0i.li = SVi

V0i : chi phí cho 1 đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi

Trang 31

li : chiều dài chuyên tải thứ i ,(km)

Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép trên 1 cột x=1,6

A: tổn thất điện năng (kWh)

A = SPmax.t =

6

2 1

t = (0,124 + Tmaxtb.10-4)2.8760 (h) Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và lấy bằng Tmax = 5500 h

t = (0,124 + 5500.10-4)2.8760 = 3979,5 (h)C: đơn giá, C = 1650đ

Bảng suất đầu tư với dây đơn: (lấy giá trị làm chẵn tiền)

Trang 32

Loại dây AC-70 AC-95

N N

N dm

R U

dây

Số đươngdây

Chiềudài

Vậy tổng vốn Vmax = 263.619.512,500 ₫

Vậy tổng tốn thất công suất toàn hệ thống là : ∆ P max= 1,28 MW

∆ A=∆ P max τ = 1,28 x 3979,46 = 5103,06 MWh

Hàm chi phí tính toán hàng năm : Z (a tc a vh) V A.C

Z = (0,125 + 0,04) 263,619.109 + 51,033.106.1650 = 52,971.1010 đ

Trang 33

N N

N dm

R U

Đoạn Loạidây Số đươngdây Chiềudài (max) Pi (max)Qi r0 (MW)∆ P Thành tiền

Vậy tổng vốn Vmax = 289.114.072,500 ₫

Vậy tổng tốn thất công suất toàn hệ thống là : ∆ P max= 1,95 MW ∆ A=∆ P max τ = 1,95 x 3979,46 = 7760,99 MWh

N N

N dm

R U

Trang 34

Đoạn Loại

dây

Số đươngdây

Chiềudài

Pi(max)

Vậy tổng vốn Vmax = 259.226.678,500 ₫₫

Vậy tổng tốn thất công suất toàn hệ thống là : ∆ P max= 1,78 MW ∆ A=∆ P max τ = 1,78 x 3979,46 = 7084,27 MWh

Z = (0,125 + 0,04) 259,23.109 + 77,61.106.1650 = 55,5 1010 đ

Trang 35

N N

N dm

R U

dây

Số đươngdây

Chiềudài

Pi(max)

Vậy tổng vốn Vmax = 271.871.312,500 ₫

Vậy tổng tốn thất công suất toàn hệ thống là : ∆ P max= 2,03 MW ∆ A=∆ P max τ =2,03x 3979,46 = 8069,09 MWh

Z = (0,125 + 0,04) 271,87.109 + 80,69.106.1650 = 59,27 1010 đ

Trang 36

N N

N dm

R U

Đoạn Loạidây Số đươngdây Chiềudài (max) Pi (max)Qi r0 (MW)∆ P Thành tiền

Vậy tổng vốn Vmax = 289.114.072,500 ₫

Vậy tổng tốn thất công suất toàn hệ thống là : ∆ P max= 1,84 MW ∆ A=∆ P max τ =1,84x 3979,46 = 7319,41 MWh

Z = (0,125 + 0,04) 289,11.109 + 73,19.106.1650 = 60,9310 đ

Trang 37

Dựa vào bảng so sánh trên ta thấy Phương Án 1 tối ưu nhất !

CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

VÀ XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT BÙ KINH TẾ

1 Lựa chọn số lượng máy biến áp tại các phụ tải.

Đối với các phụ tải loại I, để đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải này

ta cần đặt hai máy biến áp làm việc song song trong mỗi trạm Còn đối với các

hộ phụ tải tiêu thụ loại II, III ta chỉ cần đặt một máy biến áp độc lập trong mỗi trạm

Trong mạng điện đang xét, các hộ phụ tải loại I gồm phụ tải 2, 4, 5, 6 Còn phụ tải loại II, III gồm 1 và 3

2 Lựa chọn công suất máy biến áp cho các phụ tải.

Công suất của máy biến áp làm việc trong trạm:

- Trạm biến áp có 1 máy biến áp:

S đmB ≥ S tải max

Trang 38

- Trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song:

S đmB ≥ S tảimax

K qt

Trong đó:

S đmB : Công suất định mức máy biến áp

S tải max : Công suất phụ tải cực đại

K qt : hệ số quá tải máy biến áp trong chế độ sự cố

S đmB ≥ 33,31 = 33,3 (MVA)Tra bảng, chọn máy biến áp là : TPDH- 25000/110

 Tính toán tương tự đối với các phụ tải khác, ta có bảng số liệu sau:

Trang 39

Máy biến áp Thông số kỹ thuật Thông số tính toán

U đm (kV) U N

(%)

∆ P N

(kW)

∆ P0

(kW)

I0

(%))

R(Ω)

X(Ω)

∆ Q0

(kVAr)

TDH- 16000/110 115 22 10,5 85 21 0,85 4,38 86,7 136

TPDH- 25000/110 115 22 10,5 120 29 0,8 2,54 55,9 200

TPDH- 32000/110 115 22 10,5 145 35 0,75 1,84 43,5 240

3 Sơ đồ đi dây của mạng điện.

Trong sơ đồ này ta sử dụng 2 loại trạm:

-Trạm nguồn: sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc

- Trạm cuối: sử dụng 6 trạm biến áp cung cấp điện cho các phụ tải

Trong sơ đồ này không sử dụng trạm trung gian

4 Dung lượng bù kinh tế.

Trang 40

Để giảm công suất phản kháng, giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất ta tiến hành bù công suất phản kháng Thiết bị bù là các bộ tụ đặt ở phía thanh góp hạ áp các trạm.

5 Bù công suất mạng điện.

Bù công suất phản kháng theo cosφ2 có:

Tiêu chuẩn bù CSPK theo EVN có cos 2  0.95  tan 2  0.33

 Pi và Qi: lần lượt là công suất tác dụng và công suất phản kháng của phụ tải thứ

i trước khi bù

 Qi’ : công suất phản kháng của phụ tải thứ i khau khi bù

Lượng bù công suất phản kháng của phụ tải được xác định theo biểu thức

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	759,71 KB