Thiết kế mạng điện khu vực có 02 nguồn 09 phụ tải .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lâp – Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên sinh viên: Nguyễn Xuân Đài Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật điện-điện tư Chuyên ngành: Hệ thống điện Khóa học: 2017-2018 Loại hình đào tạo: Đại học chính quy Tên đề tài Thiết kế mạng điện khu vực có 02 nguồn và 09 phụ tải Số liệu cho trước: -Nguồn cung cấp thứ : Hệ thống điện có công suất vô lớn ,hệ số cosϕ góp 110kV 0,85 - Nguồn cung cấp thứ hai : Nhà máy nhiệt điện có tổ máy ,mỗi tổ máy có công suất định mức Pđm= 100MW ; cosϕ = 0,85;Uđm =10,5kV -Số liệu về phụ tải cho mục lục Nội dung cần hoàn thành - Chương 1: Khái quát chung về đề tài Giới thiệu tổng quan về thiết kế mạng điện khu vực, phân tích nguồn và phụ tải; cân công suất tác dụng và phản kháng - Chương : Chọn phương án cung cấp điện Chọn phương án cung cấp điện hợp lý; Chọn số lượng, công suất máy biến áp trạm, chọn sơ đồ trạm mạng điện; phân tích chế độ vận hành mạng điện - Chương 3: Phân tích tiêu kỹ thuật – kinh tế Chất lượng điện và phương pháp nâng cao chất lượng điện năng; tính tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện - Chương 4: Kết luận – kiến nghị Người hướng dẫn khoa học: Thứ nhất: TS.Đoàn Văn Điện Thứ hai: Ngày giao đề tài: / 03 /2017 Ngày hoàn thành: / /2018 Đề tài đã Hội đồng Khoa học & Đào tạo thông qua Trưởng Bộ môn Hưng Yên, ngày tháng năm 2017 P.Trưởng khoa TS Phạm Ngọc Thắng TS Đỗ Anh Tuấn Trang Sơ đồ mặt nguồn điện và phụ tải cho hình 1, số liệu về phụ tải cho bảng Hình 1.Sơ đồ mặt nguồn phụ tải Tỷ lệ:1đơn vị=10km Các số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ 39 37 41 35 36 38 Phụ tải cực đại (MW) 0,9 Hệ số công suất cosϕ Loại I Mức đảm bảo cung cấp điện Khác thường Yêu cầu điều chỉnh điện áp Điện áp danh định lưới 10 điện thứ cấp (kV) -Phụ tải cực tiểu 70% phụ tải cực đại -Thời gian sư dụng công suất cực đại Tmax=5000h -Giá 01kWh điện tổn thất :1500 đồng -Hệ số đồng thời m=1 ; jkt =1,1 A/mm2 Trang 37 35 44 LỜI NÓI ĐẦU Điện là dạng lượng sư dụng rộng rãi tất lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống người Nhu cầu sư dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy cần xây dựng thêm hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, mạng điện và hộ tiêu thụ điện liên kết với thành hệ thống để thực hiện trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế mạng lưới điện” giúp sinh viên áp dụng kiến thức đã học để thực hiện công việc đó Tuy là lý thuyết công việc thiết kế đã phần nào giúp cho sinh viên hiểu thực tế đồng thời có khái niệm việc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện và là bước tập dượt để có kinh nghiệm cho công việc sau này Việc thiết kế mạng lưới điện phải đạt yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa vốn đầu tư phạm vi cho phép là nhiệm vụ quan trọng đối vơí nền kinh tế nước ta hiện Nhiệm vụ thiết kế đồ án là: Thiết kế mạng điện khu vực có nguồn cung cấp 09 phụ tải ,nhờ bảo, góp ý thầy, cô giáo và mọi người quan tâm nên em đã hoàn thành đồ án này Tuy đã nỗ lực nhiều thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót, vì vậy em mong nhận ý kiến đánh giá, bảo thầy cô giáo để em mở rộng, nâng cao kiến thức Qua em xin chân thành cảm ơn thầy, thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện, đặc biệt là thầy giáo Đoàn Văn Điện đã tận tình giúp đỡ em thời gian vừa qua Em mong muốn tiếp tục nhận giúp đỡ thầy, cô giáo trình công tác sau này Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Đài Trang CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Để chọn phương án tối ưu cần thiết tiến hành phân tích đặc điểm nguồn cung cấp điện và phụ tải Trên sở đó xác định công suất phát nguồn điện cung cấp và dự kiến sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế - kỹ thuật cao 1.1 Nguồn cung cấp điện Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp,đó là hệ thống điện và nhà máy điện 1.1.1 Hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có công suất vô lớn, hệ số công suất góp 110 kV hệ thống 0,85 Vì vậy cần phải có liên hệ hệ thống và nhà máy điện để có thể 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, vì hệ thống có công suất vô lớn chọn hệ thống là nút cân công suất và nút sở về điện áp Ngoài hệ thống có công suất vô lớn nên không cần phải dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện 1.1.2 Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện có tổ máy phát Mỗi máy phát có công suất định mức ϕ Pđm = 100 MW, cos = 0,85, Uđm = 10,5 kV Như vậy tổng công suất định mức nhà máy nhiệt điện: Ptổng = 100 = 300 MW Nhiên liệu nhà máy nhiệt điện là than đá, khí đốt và dầu Hiệu suất nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30% ÷ 40% ) Cơng suất tự dùng NĐ thường chiếm khoảng từ 6% ÷ 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy điện, máy phát làm việc ổn định phụ tải P ≥ 70 % P đm ; phụ tải P < 30% P đm , nhà máy ngừng làm việc Công suất phát kinh tế nhà máy NĐ thường ( 80% ÷ 90% ) P đm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 80% Pđm , nghĩa là : Pkt = 80 % Pđm Do đó phụ tải cực đại ba máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng phát nhiệt điện bằng: Pkt = 100 = 240 MW Trang Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng máy phát để bảo dưỡng, hai máy phát lại phát 80 % Pđm, nghĩa là tổng công suất phát nhiệt điện bằng: P kt = 100 = 160 MW Khi cố ngừng máy phát, hai máy phát lại phát 100% Pđm, vậy: Pf = 100 = 200 MW Phần công suất thiếu chế độ vận hành cung cấp từ hệ thống điện 1.2 Các phụ tải điện Trong hệ thống điện thiết kế có phụ tải Tất phụ tải đều là hộ loại I và có hệ số cos = 0,9 Thời gian sư dụng phụ tải cực đại T max=5000h.Các phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Điện áp định mức mạng điện thứ cấp trạm hạ áp 10 kV Phụ tải cực tiểu 70% phụ tải cực đại Kết tính giá trị công suất phụ tải chế độ cực đại và cực tiểu cho bảng 1.1 Bảng 1.1 Thông số phụ tải Hộ tiêu thụ Smax =Pmax + j Qmax , Smax , Smin =Pmin + j Qmin, Smin, MVA MVA MVA MVA Tổng 39 + j 18,89 37 + j 17,92 41 + j 19,86 35 + j 16,95 36 + j 17,43 38+ j 18,40 37 + j 17,92 35 + j 16,95 44 + j 21,31 342 + j 165,65 43,33 41,11 45,56 38,89 40,00 42,22 41,11 38,89 48,89 27,3 + j 13,21 25,9 + j 12,55 28,7 + j 13,90 24,5 + j 11,86 25,2 + j 12,20 26,6 + j 12,87 25,9 + j 12,55 24,5 + j 11,86 30,8 + j 14,91 30,33 28,78 31,89 27,22 28,00 29,55 28,78 27,22 34,22 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ PHẦN THỰC NGHIỆM 2.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 2.1.1 Cân công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng hệ thống điện là truyền tải tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ và tích trữ điện thành số lượng nhận Trang thấy Tính chất này xác định đồng trình sản suất và tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất với công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện cân công suất phát và 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 điện Vì vậy phương trình cân công suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống điện thiết kế có dạng: PNĐ + Pht = Ptt = m.ΣPmax+ Σ∆P + ΣPtd + ΣPdt Trong đó : PNĐ – Tổng công suất tác dụng nhà máy nhiệt điện phát P HT – Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống m – Hệ số đồng thời suất hiện phụ tải cực đại (m = 1) ΣPmax – Tổng công suất tác dụng cực đại phụ tải Σ∆P – Tổng tổn thất mạng điện, tính sơ có thể lấy Σ∆P= 5%.ΣPmax; ΣPtd – Tổng công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện, có thể lấy 10% tổng công suất đặt nhà máy; ΣPdt – Tổng công suất tác dụng dự trữ hệ thống ΣPdt thường nằm khoảng 10 – 15% tổng công suất phụ tải và không bé công suất tổ máy lớn mạng điện Bởi vì mạng điện thiết kế có nguồn là hệ thống điện có công suất vô lớn, công suất dự trữ lấy hệ thống, nghĩa là ΣPdt = Ptt – Tổng công suất tác dụng tiêu thụ mạng điện Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại xác định từ bảng 1.1 : ΣPmax = 342 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện có giá trị: Σ∆P = 5% ΣPmax = 0,05 342 = 17,10 MW Tổng công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện bằng: = 10% = 0,1 300 = 30 MW Do đó công suất tiêu thụ mạng điện có giá trị là: = 342+ 17,10 + 30 = 389,1 MW Trong mục 1.1 đã tính tổng công suất NĐ phát theo chế độ kinh tế bằng: Trang = = 240 MW Như vậy, chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho phụ tải bằng: ΣPHT = P tt − ΣPNĐ = 389,1 − 240 = 149,1 MW 2.1.2 Cân công suất phản kháng Sản xuất và tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất và điện tiêu thụ tại thời điểm.Sự cân đòi hỏi khơng cơng suất tác dụng, mà công suất phản kháng Sự cân công 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 thì điện áp mạng tăng, ngựơc lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm.Vì vậy để dảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện và hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân công suất phản kháng mạng điện thiết kế có dạng: ΣQF + ΣQHT = Qtt = m.ΣQmax + Σ∆QL − ΣQc + Σ∆Qb +ΣQtd + ΣQdt Trong đó: ΣQF –Tổng công suất phản kháng nhà máy nhiệt điện phát ΣQHT – Tổng công suất phản kháng hệ thống cung cấp Σ∆Qb − Tổng công suất phản kháng trạm biến áp,trong tính toán sơ lấy ∑ = 15% ∑; ΣQmax –Tổng công suất phản kháng cực đại phụ tải ∑∆Q L: tổng tổn hao công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện ∑QC : tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra,khi tính sơ lấy : ∑∆QL = ∑QC ΣQtd – Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện ΣQdt – Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống Đối với mạng điện thiết kế, công suất phản kháng dự trữ lấy hệ thống, nghĩa là ΣQdt = Như vậy, tổng công suất phản kháng nhà máy phát bằng: ΣQF = ΣPF tgϕF ( cosϕF = 0,85 ⇒ tgϕ = 0,62) Trang ΣQF = 240 0,62= 148,8 (MVAr) Tổng công suất phản kháng hệ thống cung cấp : Tổng công suất phản kháng phụ tải phụ tải chế độ cực đại xác định theo bảng 1.1 : ΣQmax = 165,65 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp hạ áp : ∑ = 0,15 165,65 = 24,85 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện có giá trị : Qtd = tgϕtd Đối với cosϕtd = 0,75 thì tg = ,88 Do đó: Qtd= 30 0,88 = 26,40 MVAr Như vậy tổng công suất tiêu mạng điện : = 165,65 + 24,85 + 26,4 = 216,9 MVAr Tổng công suất phản kháng HT và NĐ có thể phát bằng: QF + = 148,8 + 92,44 = 241,24 MVAr Từ kết tính toán nhận thấy rằng, công suất phản kháng nguồn cung cấp lớn công suất phản kháng tiêu thụ Vì vậy không cần bù công suất phản kháng mạng điện thiết kế 2.3 Chọn phương án cung cấp điện hợp lý 2.3.1 Dự kiến phương án Các tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện phụ thuộc nhiều vào sơ đồ nó Vì vậy sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện yêu cầu ác hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn vận hành, khả phát triển tương lai và tiếp nhận phụ tải Trong thiết kế hiện nay, để chọn sơ đồ tối ưu mạng điện người ta sư dụng phương pháp nhiều phương án Từ vị trí đã cho phụ tải và nguồn cung cấp, cần dự kiến số phương án và phương án tốt chọn sở so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án đó Không cần dự kiến nhiều phương án Sau phân tích tương đối cẩn thận có thể dự kiến đến phương án hợp lý Đồng thời cần ý chọn sơ đồ đơn giản Các sơ đồ phức tạp chọn trường hợp sơ đồ đơn giản không thỏa mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật Những phương án lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế là phương án thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật mạng điện Trang Những yêu cầu chủ yếu mạng là độ tin cậy và chất lượng cao điện cung cấp cho hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ mạng điện thiết kế, trước hết cần ý đến hai yêu cầu Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I cần đảm bảo dự phòng 100% mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I có thể sư dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng Đối với hộ tiêu thụ loại II, nhiều trường hợp cung cấp đường dây hai mạch hai đường dây riêng biệt Nhưng nói chung cho phép cung cấp điện cho hộ loại II đường dây không mạch, vì thời gian sưa chữa đường dây không ngắn Các hộ tiêu thụ loại III cung cấp đường dây không mạch Từ vị trí phụ tải với và phụ tải với nguồn cung cấp tính chất loại hộ dùng điện đều là loại I nên đưa phương án nối dây sau : Trang S2=37 + j.17,92 S1=39 + j.18,89 S4=35 + j.16,95 S3=41 + j.19,86 S5=36 + j.17,43 S9=44 + j.21,31 S7=37 + j.17,92 S6=38 + j.18,4 S8=35 + j.16,95 Hình 2a Sơ đồ mạch điện phương án I S2=37 + j.17,92 S1=39 + j.18,89 S4=35 + j.16,95 S3=41 + j.19,86 S5=36 + j.17,43 S9=44 + j.21,31 S7=37 + j.17,92 S6=38 + j.18,4 S8=35 + j.16,95 Hình 2b Sơ đồ mạch điện phương án II Trang 10 U1q = 113,954 – = 109,382 kV Tính điện áp đường dây lại thực hiện tương tự Kết tính điện áp góp hạ áp trạm đã quy về điện áp cao chế độ phụ tải cực đại cho bảng 3.11 Bảng 3.11.Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp trạm phụ tải max TB A Uq , kV 109,3 108,3 117,7 118,0 116,4 110,9 111,2 117,0 118,1 3.5.3 Chế độ phụ tải cực tiểu (Usc = 115 kV) Đường dây NĐ – – HT Điện áp cao áp nhà máy điện là Ucs = 115 kV Điện áp góp cao áp trạm bằng: U5 = = 115 – =114,205 kV Điện áp góp hạ áp trạm quy về phía cao áp bằng: U5q = U5 – = 114,205– = 111,329 kV Điện áp góp cao áp nhiệt điện bằng: = U5 + = 114,205 + = 118,401 kV 2.Đường dây NĐ – Trên sở điện áp góp cao áp nhiệt điện vừa tính, tiến hành tính điện áp đường dây NĐ – Điện áp góp cao áp trạm bằng: U3 = = 118,401 – = 113,701 kV Điện áp góp hạ áp trạm quy về cao áp: U3q = U3 – = 113,701 – = 111,032 kV 3.Đường dây HT – Trang 75 75 Điện áp góp cao áp trạm có giá trị: U1 = Ucs – = 115 – = 110,052 kV Điện áp góp hạ áp trạm quy về cao áp bằng: U1q = 110,52 – = 106,052 kV Tương tự tính điện áp cho đường dây lại Giá trị điện áp góp hạ áp quy về điện áp cao trạm phụ tải cực tiểu cho bảng 3.12 Bảng 3.12 Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp trạm phụ tải cực tiểu TB A Uq , 106,7 107,0 107,8 106,03 111,03 111,38 111,23 110,65 111,27 kV 3.5.4 Chế độ sau cố (Usc = 121 kV) Trong phần này ta xét trường hợp cố ngừng máy phát bên phía nhiệt điện và cố ngừng mạch đường dây nối từ hệ thống đến phụ tải và không xét cố xếp chồng Sự cố ngừng máy phát Để tính điện áp góp cao áp trạm tăng áp nhà máy điện,trước hết cần tính điện áp góp cao áp trạm trung gian 52 Điện áp góp cao áp trạm bằng: U5 = = 121 – =118,748 kV Điện áp góp hạ áp trạm quy về phía cao áp bằng: U5q = U5 – = 118,748 – = 114,747kV Điện áp góp cao áp nhiệt điện bằng: = U5 + = 118,748 + = 120,705 kV • Đường dây NĐ – Trên sở điện áp góp cao áp nhiệt điện vừa tính, tiến hành tính điện áp đường dây NĐ – Điện áp góp cao áp trạm bằng: U3 = Trang 76 76 = 120,705 - = 113,907 kV Điện áp góp hạ áp trạm quy về cao áp: U3q = U3 – = 113,907 – = 110,157 kV Tính điến áp đường dây lại tiến hành tương tự Kết tính điện áp góp hạ áp trạm đã quy về điện áp cao chế độ cố hỏng tổ máy cho bảng 3.13: Bảng 3.13 Kết tính điện áp góp hạ áp trạm quy điện áp cao chế độ cố hỏng tổ máy TB A Uq , kV 109,3 108,3 4 110,15 110,46 113,30 110,99 111,2 109,3 110,5 2.Sự cố đứt mạch đường dây (HT-1,HT-2,HT-6,HT-7) Điện áp góp cao áp trạm bằng: U1= UCS – = 121 - = 105,218 kV Điện áp góp hạ áp trạm quy về cao áp: U1q = U1 – = 105,218 – = 100,269 kV Tính điến áp đường dây lại tiến hành tương tự Kết tính điện áp góp hạ áp trạm đã quy về điện áp cao chế độ cố đứt mạch đường dây cho bảng 3.14: Bảng 3.14 Kết tính điện áp góp hạ áp trạm quy điện áp cao chế độ cố đứt mạch đường dây TB A Uq , kV 100,2 96,78 117,7 118,0 115,8 103,0 103,8 117,0 118,5 3.5.5 Điều chỉnh điện áp mạng điện Tất mạng điện thiết kế đều là hộ tiêu thụ loại I và có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Đồng thời giá trị điện áp góp hạ áp quy về cao áp trạm chế độ cực đại, cực tiểu và sau cố khác tương đối nhiều Do đó để Trang 77 77 đảm bảo chất lượng điện áp cung cấp cho hộ tiêu thụ cần sư dụng máy biến áp điều chỉnh điện áp tải Tất máy biến áp đều có phạm vi điều chỉnh ± × 1,78%, U cđm = 115 kV, Uhđm = 11 kV Đối với trạm điện có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, độ lệch điện áp góp hạ áp trạm quy định sau : Trong chế độ phụ tải cực đại : dUmax% = +5% Trong chế độ phụ tải cực tiểu : dUmin% = 0% Trong chế độ sau cố : dUsc% = ÷ +5% Điện áp góp hạ áp trạm xác định theo công thức sau : Uyc = Uđm + dU%.Uđm Trong đó Uđm là điện áp định mức mạng điện hạ áp Đối với mạng điện thiết kế Uđm = 10 kV Vì vậy điện áp yêu cầu góp hạ áp phụ tải cực đại : Uycmax = 10 + × 10 = 10,5 kV Khi phụ tải cực tiểu : Uycmin= 10 + × 10 = 10 kV Trong chế độ sau cố : Uyc sc = 10 + × 10 = 10,5 kV Kết tính điện áp góp hạ áp trạm, quy đổi về phía điện áp cao chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau cố cho bảng 3.15 Bảng 3.15 Chế độ điện áp góp hạ áp quy đổi phía cao áp Trạm biến áp Uq max , 109,38 108,34 117,79 118,08 115,84 110,99 111,21 117,01 118,14 kV Uq , 106,78 106,03 111,03 111,38 111,23 107,09 107,88 110,65 111,27 kV Uq sc , 100,26 96,78 110,15 110,46 113,30 103,08 103,80 109,32 110,53 kV Sư dụng máy biến áp điều chỉnh điện áp tải cho phép thay đổi đầu điều chỉnh không cần cắt máy biến áp Do đó cần chọn đầu điều chỉnh riêng cho chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và sau cố Để thuận tiện có thể tính trước điện áp, tương ứng với đầu điều chỉnh máy biến áp đã chọn cho bảng 3.16 Trang 78 78 Bảng 3.16 Thông số điều chỉnh máy biến áp điều chỉnh dưới tải Thứ tự đầu điều chỉnh 10 11 12 13 Điện áp bổ sung , % +16,02 +14,24 +12,46 +10,68 +8,90 +7,12 +5,34 +3,56 +1,78 -1,78 -3,56 -5,34 Điện áp bổ sung , kV 18,45 16,40 14,35 12,30 10,25 8,20 6,15 4,10 2,05 -2,05 -4,10 -6,15 Điện áp đầu điều chỉnh , kV 133,45 131,40 129,35 127,30 125,25 123,20 121,15 119,10 117,05 115.00 112,95 110,90 108,85 14 15 16 17 18 19 -7,12 -8,90 -10,68 -12,46 -14,24 -16,02 -8,20 -10,25 -12,30 -14,35 -16,40 -18,45 106,80 104,75 102,70 100,65 98,60 96,55 3.5.6 Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm 1 Chế độ phụ tải cực đại Điện áp tính toán đầu điều chỉnh máy biến áp xác định theo công thức: Uđcmax= = = 114,58 kV Chọn đầu điều chỉnh n=10, đó điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utcmax = 115 kV (xem bảng 6.6) Điện áp thực góp hạ áp bằng: Utmax = = = 10,46 kV Độ lệch điện áp góp hạ áp bằng: ∆Umax% = 100 = 100 = 4,6 % Như vậyđầu điều chỉnh là phù hợp 2.Chế độ phụ tải cực tiểu Điện áp đầu điều chỉnh máy biến áp bằng: Uđc = = = 117,45 kV Trang 79 79 Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=9, đó điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utc min=117,05 kV Điện áp thực góp hạ áp bằng: Ut = = = 10,034 kV Độ lệch điện áp góp hạ áp bằng: ∆Umin%= = 100= 0,348 % 3.Chế độ sau cố: Uđcsc= = = 105,34 kV Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n=15 đó điện áp đầu điều chỉnh tiêu chuẩn Utc min= 104,75 kV Điện áp thực góp hạ áp bằng: Utsc = = = 10,52 kV Độ lệch điện áptrên góp hạ áp bằng: ∆Usc%= =.100 = 5,28 % Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp lại tiến hành tương tự Các kết tính toán điều chỉnh điện áp mạng điện cho bảng 3.17 Bảng 3.17 Thông số đầu điều chỉnh trạm biến áp Trạm BA Utc max, kV Utc min, kV Utcsc, kV Utmax, kV Utmin, kV Utsc, kV ∆Umax% kV ∆Umin% kV ∆Usc% kV 10,52 4,62 034 3,264 10,36 5,51 -0,35 3,65 10,53 5,16 0,81 5,36 115 117,05 106,8 10,46 112,95 117,05 102,7 10,55 123,2 121,15 115 10,51 10,0 9,96 10.0 123,2 123,2 117,05 10,54 9,93 10,56 5,42 -0,55 3,8 121,15 123,2 119,1 10,51 10,46 5,17 -0,68 4,64 117,05 117,05 108,85 10,43 9,93 10,0 10,41 4,30 0,63 4.,16 117,05 119,1 108,85 10,45 10,48 4,51 -0,36 4,89 123,2 121,15 115 10,44 9,96 10,0 10,45 4,47 0,46 4,56 123,2 123,2 115 10,54 9,92 10,57 5,48 -0,65 5,72 Trang 80 80 3.6.Tính tiêu kinh tế-kĩ thuật 3.6.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện Vốn đầu tư cho lưới điện bao gồm vốn đầu tư cho đường dây và vốn đầu tư cho trạm biến áp: K = Kd + Kt Trong đó: Kd: Vốn đầu tư xây dựng đường dây Kt: Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Ở bảng 3.17 đã tính vốn đầu tư xây dựng đường dây có giá trị: Kđ = 2889,104.109 đ Trong hệ thống điện thiết kế có trạm hạ áp: trạm 32 KVA, trạm 40 KVA Trong trạm hạ áp có hai máy biến áp ( vì đều là hộ tiêu thụ loaị1) nên tổng vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp có giá trị: Kt= 7.44.109 + 2.48.109 = 404.109 đ Giá thành MBA 110/35-10kV, 10^9 đ/km Trang 81 81 Loại trạm Một biến áp Hai biến áp Công suất định mức, MVA 10 11 20 16 15 28 20 19 35 25 22 40 32 24 44 40 26 48 63 33 60 Do đó tổng vốn đầu tư để xây dựng mạng điện bằng: K = 2889,104.109 + 404.109 = 3293,104 đ 3.6.2 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện Tổn thất công suất tác dụng mạng điện gồm có tổn thất công suất đường dây và tổn thất công suất trạm biến áp , tính chế độ phụ tải cực đại Tổn thất đường dây: ΔPd= 7,067 + 9,012 = 16,079 MW • Tổn thất công suât cuộn dây máy biền áp : ΔPb=0,499 + 0,667 = 1,176 MW • Tổn thất công suất lõi thép máy biến áp: ΔP0=7.2.0.035 + 2.2.0,042 = 0,658 MW Như vậy tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện : ΔP= ΔPd+ΔPb+ΔP0 =16,079 + 1,176 + 0,658 = 17,913 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện tính theo phần trăm: ΔP% = = 100 = 5,23 % 3.6.3 Tổn thất điện mạng điện Tổng tổn thất điện mạng điện có thể tính theo công thức sau: ΔA=(ΔPd+ΔPb) +ΔP0.t Trong đó: : thời gian tổn thất công suất lớn t: thời gian máy biến áp làm việc năm, t=8760h ( máy biến áp vận hành song song năm) = (0,124+Tmax.10-4)2 8764 =(0,124+5000.10-4)2 8764=3411 ( h) ΔA=(16,079 + 1,176 ) 3411 + 0,658 8760 = 64620,885 (MW h) Tổng điện hộ tiêu thụ nhận năm: A = Pmax Tmax = 342.5000=1710.103 ( MW.h ) Tổn thất điện tính theo phần trăm: 100 = 100 = 3,77 % Trang 82 82 3.7 Tính chi phí giá thành 3.7.1.Chi phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành hàng năm mạng điện xác định theo công thức: Y= avhđ.Kđ + avht.Kt + A.c Trong đó: avhđ: hệ số vận hành đường dây , avhđ=0,04 (cột thép) avht: hệ số vận hành thiết bị trạm biến áp ,avht=0,10 c: giá thành 1kWh điện tổn thất vậy: Y= 0,04 2889,104.109 + 0,10.404.+64620,885 1500 = 252,895.109 đ 3.7.2 Chi phí tính tốn hàng năm Chi phí tính tốn hàng năm xác định theo công thức sau: Z=atc.K+ Y Trong đó atc là hệ số thu hồi vốn đầu tư, atc= 0,125 Z=0,125 3293,104.+252,895.109 = 664,533.109 đ 3.7.3 Giá thành truyền tải điện β =Y = A = 147,891 đ/kWh 3.7.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải chế độ phụ tải cực đại = = = 9,62 109 đ/MW Kết tính tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện thiết kế tổng hợp bảng 3.18 ST T Các tiêu kinh tế - kĩ thuật Kí hiệu Giá trị Đơn vị ∑Ppt 342 MW ∑l 695,95 km Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại Tổng chiều dài đường dây Tổng công suất máy biến áp hạ áp ∑SB 608 MVA Tổng vốn đầu tư cho đường dây ∑Kđd 2889,104 109đ Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp ∑Ktba 404 109đ Tổng vốn đầu tư cho cho toàn lưới điện K 3293,104 109đ Tổng điện phụ tải tiêu thụ ∑Apt 1710.103 MWh Trang 83 83 Tổn thất điện áp lớn lúc bình thường ΔUbt max 7,56 % Tổn thất điện áp lớn cố ΔUsc max 15,13 % 10 Tổng tổn thất công suất tác dụng ∑ΔP 15,74 MW 11 Tổng tổn thất điện ∑ΔA 64620,885 MWh 12 Tổng tổn thất công suất tác dụng ∑ΔP % 5,23 % 13 Tổng tổn thất điện ∑ΔA % 3,77 % 14 Chi phí vận hành hàng năm Y 252,895 109đ 15 Giá thành truyền tải điện β 147,892 đ/kWh 16 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải cực đại K0 9,62 109đ/MW CHƯƠNG IV KẾT LUẬN 4.1.Trình bày tóm tắt kết đạt Với cố gắng và nỗ lực, sau thời gian thực hiện nhiệm vụ đồ án giao,em đã hoàn thành nhiệm vụ thời hạn.Vì trình độ có hạn, tài liệu tham khảo nhiều hạn chế và kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên trình thực hiện đồ án nhiều thiếu sót Tuy vậy, với đề tài phạm vi đồ án trình bày về nội dung thiết kế mạng điện cho khu vực cụ thể Nội dung đề tài này mang tính chất thiết thực cao ứng dụng nhiều thực tế Và nó thật cần thiết là giai đoạn công nghiệp hóa – hiện đại hóa phát triển đất nước ta hiện nay, việc ứng tính toán cung cấp và truyền tải điện cho người dân, cho nhà máy, cho công ty xí nghiệp để phục vụ cho sản xuất, đời sống sinh hoạt hàng ngày người dân Qua trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em cảm thấy thân mình vững vàng và động , điều này thật cần thiết trước bước vào môi trường làm việc thực tế Thông qua đồ án tốt nghiệp và thực tế tính toán thiết kế em đã rút nhiều kết sau : Tính toán và đưa phương án cung cấp điện cho khu vực Trang 84 84 Vận dụng kiến thức đã học tính toán tiêu kỹ thuật và tính kinh tế cho phương án để từ đó đưa so sánh để chọn phương án cung cấp điện tối ưu Tính chọn số lượng ,công suất máy biến áp trạm, chọn sơ đồ nối dây cho mạng điện khu vực Tính toán mạng điện khu vực chế độ vận hành, chế độ phụ tải cực đại, chế độ phụ tải cực tiểu và chế độ cố Tính toán tổng vốn đầu tư, chi phí và giá thành truyền tải điện 4.2 Hướng phát triển đề tài Chúng em nhận thấy là đề tài có tính ứng dụng cao , thiết thực thực tế Với ưu điểm mà đề tài đã đạt với đam mê về lĩnh vực này , chúng em xin đưa phương hướng phát triển đề tài này sau : Ứng dụng vào việc cung cấp và truyền tải điện cho khu vực cho nhà dân, khu công nghiệp, khu đô thị…phục vụ sản xuất, nâng cao chất lượng sống cho nhân dân, góp phần vào công xây dựng đất nước ngày càng giàu mạnh sánh vai cường quốc phát triển Chúng em mong đề tài này bạn sinh viên khóa sau tiếp tục với yêu cầu cao , hoàn thiện và khắc phục hạn chế thiếu xót đề tài này để việc ứng dụng vào thực tế đạt độ chính xác và tin cậy cao Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa đặc biệt là thầy giáo Đoàn Văn Điện , bạn sinh viên lớp đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài này Em xin chân thành cảm ơn ! Trang 85 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đạm, Thiết kế các mạng và hệ thống điện, Nhà xuất KHKT, 1999 [2] Nguyễn Văn Đạm, Mạng điện cao áp và siêu cao áp, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 1998 [3] Nguyễn Văn Đạm, Mạng lưới điện, (Tính chế độ xác lâp các mạng và hệ thống điện phức tạp), Nhà xuất Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2000 [4] Bộ môn HTĐ Đại học spkt Hưng Yên, Đề cương bai giảng phần điện nhà máy điện và trạm biến áp, Trường Đại học spkt Hưng Yên, 2009 Trang 86 86 .80 MỤC LỤC THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC CÓ NGUỒN CUNG CẤP VÀ PHỤ TẢI LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Nguồn cung cấp điện 1.1.1.Hệ thống điện 1.1.2.Nhà máy nhiệt điện .4 1.2.Các phụ tải điện CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN VÀ PHẦN THỤC NGHIỆM 2.1.Cân công suất tác dụng .6 2.2.Cân công suất phản kháng 2.3.Chọn phương án cung cấp điện hợp lý 2.3.1.Dự kiến phương án 2.3.2.Phương án I 13 2.3.3.Phương án II 22 2.3.4.Phương án III .26 Trang 87 87 2.3.5.Phương án IV .29 2.3.6.Phương án V 33 2.4.So sánh kinh tế phương án 39 2.4.1.Phương án I 40 2.4.2.Phương án II 42 2.4.3.Phương án III .43 2.4.4.Phương án IV .44 CHƯƠNG III.TRÌNH BÀY KẾT QUẢ TÍNH TỐN,THIẾT KẾ .46 3.1.Chọn số lượng,công suất máy biến áp trạm biến áp tăng áp nhà máy điện 46 3.2.Chọn số lượng và công suất máy biến áp giảm áp 46 3.3.Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện .47 3.4.Tính chế độ vận hành mạng điện 49 3.4.1.Chế độ phụ tải cực đại 49 3.4.1.1.Đường dây NĐ-5 .49 3.4.1.2.Các đương dây NĐ-4,NĐ-8,NĐ-9 .50 3.4.1.3.Đường dây liên lạc NĐ-5-HT 52 3.4.1.4.Các đường dây HT-1,HT-2,HT-6,HT-7 54 3.4.1.5.Cân chính xá công suất hệ thống .56 3.4.2.Chế độ phụ tải cực tiểu 56 3.4.3.Chế độ sau sự cố 60 3.4.3.1.Sự cố ngừng máy phát 60 3.4.3.2.Sự cố ngừng mạch đường dây hai mạch HT-1,HT-2, HT-6,HT-7 65 3.5.Tính toán điện áp nút và điều chỉnh điện áp mạng điện .69 3.5.1.Tính điện áp nút mạng điện 68 3.5.2.Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121kV) 68 3.5.3.Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs=115kV) 69 3.5.4.Chế độ sau cố (Ucs=121kV) 71 3.5.5.Điều chỉnh điện áp mạng điện 72 3.5.6.Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm 74 1.Chế độ phụ tải cực đại 74 Chế độ phụ tải cực tiểu 75 Chế độ sau cố 75 3.6.Tính tiêu kinh tế-kỹ thuật 77 3.6.1.Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 77 3.6.2.Tổn thất công suất tác dụng mạng điện .77 3.6.3.Tổn thất điện mạng điện .78 3.7.Tính chi phí và giá thành .78 3.7.1.Chi phí vận hành hàng năm 78 3.7.2.Chi phí tính toán hàng năm 78 3.7.3.Giá thành truyền tải điện 79 3.7.4.Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải chế độ phụ tải cực đại 79 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 80 Trang 88 88 Trang 89 89 ... 330 20 4,11 72, 80 0,33 0, 429 2, 65 12, 01 15, 62 1,93 AC- 120 380 27 5, 52 60,00 0 ,27 0, 423 2, 69 8.1 12, 69 1,61 92, 78 AC-95 330 20 4,11 85,44 0,33 0, 429 2, 65 14 ,09 18,33 2, 26 128 ,29 116,63 AC- 120 380 25 6,60... 2, 65 12, 01 15, 62 1,93 380 27 5, 52 60,00 0 ,27 0, 423 2, 69 8,1 12, 69 1,61 AC-95 330 20 4,11 85,44 0,33 0, 429 2, 65 14 ,09 18,33 2, 26 NĐ – 44 + j 21 ,31 128 ,29 116,63 AC- 120 380 25 6,60 63 ,25 0 ,27 0, 423 2, 69... 72, 80 0,33 0, 429 2, 65 12, 01 15, 62 1,93 AC- 120 380 2, 69 8.1 12, 69 1,61 92, 78 AC-95 330 27 5, 52 60,00 0 ,27 0, 423 20 4,11 53,85 0,33 0, 429 2, 65 8,89 11,55 1,43 23 0,36 20 9,41 AC-185 510 460, 72 63 ,25