thiết kế mạng điện khu vực

Hệ thống điện thiết kế được cung cấp bởi 2 nhà máy nhiệt điện tổng công suất đặt Pđ = 350 MW, khoảng cách giữa 2 nhà máy là 163 km do đó có thể liên kết với nhau. Nhà máy nhiệt điện có đặc điểm là chủ động về nguồn năng lượng, xây dựng gần nơi tiêu thụ điện , vốn xây dựng rẻ, xây dựng nhanh. Nhược điểm là tiêu tốn nhiên liệu, ô nhiễm môi trường, hiệu suất thấp, vận hành kém linh hoạt. Các phụ tải có công suất khá lớn và được bố trí xung quanh 2 nguồn điện nên rất thuận lợi cho việc cung cấp điện của 2 nhà máy. Xung quanh nhà máy nhiệt điện 1 là các phụ tải 1; 2; 3;6 ; 10 với khoảng cách xa nhất là 81 km, gần nhất là 41 km. Xung quanh nhà máy nhiệt điện 2 là các phụ tải 4; 5; 7; 8; 9 với khoảng cách xa nhất là 81 km, gần nhất là 40 km. Tất cả các phụ tải 1; 2;3; 4; 5; 6; 7 ; 8; 9 ;10 là hộ loại1với chế độ điều chỉnh điện áp cho các phụ tải là khác thường Tổng công suất nguồn 1 là: 200 MW Tổng công suất các phụ tải xung quanh nguồn 1 là: 133 MW Tổng công suất nguồn 2 là: 150 MW Tổng công suất các phụ tải xung quanh nguồn 2 là: 122 MW Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tương đối lớn nên ta dùng đường dây trên không để dẫn điện. Tất cả các hộ loại 1 là phụ tải quan trọng nếu ngừng cấp điện có thể gây ảnh hưởng xấu đến an ninh , chính trị, x• hội, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Do vậy yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo tính liên tục và ở mức độ cao nên ta phải thiết kế mỗi phụ tải được cung cấp bởi đường dây lộ kép hoặc cung cấp theo mạch vòng kín.

Mục lục Lời nói đầu . 3 Phần I Thiết kế mạng điện khu vực Chơng I: Phân tích nguồn và phụ tải . 5 Chơng II: Cân bằng công suất trong hệ thống điện I. Mục đích 8 II. Cân bằng công suất tác dụng 8 III. Cân bằng công suất phản kháng . 9 IV. Sơ bộ xác định phơng thức vận hành cho hai nhà máy . 10 Chơng III: Lựa chọn điện áp 13 Chơng IV: Dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện và so sánh các phơng án về mặt kỹ thuật A. Dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện - Lựa chọn sơ bộ các phơng án nối dây 15 B. Tính toán các phơng án nối dây . 27 1. Phơng án 1 . 27 2. Phơng án 2 35 3. Phơng án 3 43 1 5. Phơng án 4 52 4. Phơng án 5 61 Chơng V: So sánh các phơng án về mặt kinh tế 70 Phơng án 1 71 Phơng án 2 72 Phơng án 5 73 Chơng VI: Lựa chọn máy biến áp - sơ đồ nối và sơ đồ nối điện chính . 75 I. Yêu cầu chung 75 II. Máy biến áp của các trạm giảm áp 75 III. Máy biến áp của các trạm tăng áp 77 IV. Sơ đồ nối dây trạm biến áp của các nhà máy điện . 79 V. Sơ đồ nối dây các trạm phân phối và truyền tải 79 Chơng VII: Tính toán các chế độ làm việc của mạng điện . 82 I. Chế độ phụ tải cực đại . 82 * Tính toán bù cỡng bức công suất phản kháng cho hệ thống điện 92 2 * Tính chính xác lại chế độ phụ tải cực đại sau khi bù . 96 III . Phụ tải 33 II. Chế độ phụ tải cực tiểu . 106 III. Chế độ sự cố . 116 Chơng VIII: Tính toán điện áp tại các điểm nút của mạng điện - chọn phơng thức điều chỉnh điện áp trong mạng điện 127 A. Toán điện áp tại các điểm nút của mạng điện 127 I. Chế độ phụ tải cực đại . 127 II. Chế độ phụ tải cực tiểu . 131 III. Chế độ sự cố . 134 B. Chọn đầu phân áp của các máy biến áp 138 I. Chọn đầu phân áp của các máy biến áp giảm áp . 139 II. Chọn đầu phân áp của các máy biến áp tăng áp . 151 Chơng IX Tính toán chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện . 155 I. Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong toàn mạng 155 II. Tính vốn đầu t xây dựng mạng điện . 156 3 III. Tính giá thành tải điện 157 Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật chủ yếu . 158 Phần I Thiết kế cấp điện Chơng I : Thiết kế trạm biến áp . 159 I. Phần mở đầu . 159 II. Chọn các phần tử của trạm . 160 III. Tính toán nối đất cho trạm biến áp . 166 Chơng I : Thiết kế đờng dây trung áp 22 kV 168 I. Phân cấp đờng dây, vùng khí hậu và số liệu đờng dây dùng cho tính toán 168 II. Tính toán và lựa chọn các phần tử trên đờng dây 169 III. Tính toán kiểm tra các phần tử đã chọn 173 Tài liệu tham khảo . 180 Lời nói đầu Điện là một trong những phát minh vĩ đại và kỳ diệu nhất trong lịch sử phát triển của con ngời. Nó làm thay đổi một cách nhanh chóng nền kinh tế cũng nh bộ mặt xã hội của mỗi quốc gia trên toàn thế giới. Điện năng là một dạng năng lợng đặc biệt đợc sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực kinh tế, xã hội và đời sống của con ngời. Tốc độ tăng trởng kinh tế mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào công cuộc điện khí hoá nền công nghiệp. Xã hội càng phát triển thì nhu cầu về sử dụng điện năng ngày càng cao, vì vậy việc sản xuất, truyền tải và phân phối điện 4 năng phải liên tục phát triển và ngày càng hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống con ngời. Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lợng. Nó bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện để truyền tải và phân phối điện năng đến tất cả các hộ tiêu thụ điện, tạo thành một hệ thống có cấu trúc phức tạp và vận hành rất linh hoạt, ngày càng đòi hỏi ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật để hoàn thiện việc sản xuất, truyền tải và phân phối một cách tối u nhất phù hợp với sự phát triển kinh tế, xã hội của mỗi quốc gia trên thế giới. Đồ án tốt nghiệp về Mạng lới điện là một sự tập dợt lớn cho các sinh viên ngành Hệ Thống Điện trớc khi bớc vào thực tế công việc của ngành. Nó giúp cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã học tập và nghiên cứu vào thực hiện một nhiệm vụ tơng đối toàn diện về lĩnh vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Ngày nay trên toàn thế giới, hệ thống điện đã phát triển theo con đờng tập trung hoá sản xuất điện năng trên cơ sở những nhà máy điện lớn, hợp nhất các hệ thống năng lợng, vì vậy đòi hỏi mỗi chúng ta phải luôn luôn học hỏi, trau dồi kiến thức khoa học kỹ thuật góp phần đa ngành hệ thống điện nớc ta có thể theo kịp tốc độ phát triển năng lợng trên toàn thế giới. Qua 5 năm học tập, nghiên cứu tại trờng và qua đồ án tốt nghiệp này em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong nhà trờng, bộ môn Hệ Thống Điện và thầy giáo Ngô Hồng Quang là ngời trực tiếp hớng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. 5 phần I thiết kế mạng điện khu vực Chơng I Phân tích nguồn và phụ tải I. Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải: 1. Sơ đồ địa lý: Dựa vào sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và nguồn ta xác định đợc khoảng cách giữa chúng nh hình vẽ : tỷ lệ 1 ô = 10 km 6 8 1 4 0 41 S 6 S 2 1 6 3 S 1 9 0 6 0 NĐI S 10 S 3 9 0 1 2 3 6 4 S 4 7 6 5 3 , 8 NĐII S 5 9 0 S 8 S 9 S 7 5 6 7 1 6 4 5 4 5 1 5 0 8 1 5 1 7 2 2. Nguồn điện: Mạng gồm hai nguồn cung cấp: a) Nhà máy 1: Là nhà máy nhiệt điện có các thông số. - Công suất đặt: P 1 = 4x 50 = 200 MW - Hệ số công suất: cos = 0,8 - Điện áp định mức: U đm = 10,5 kV b) Nhà máy 2: Là nhà máy nhiệt điện có các thông số. - Công suất đặt: P 2 = 3 x 50 = 150 MW - Hệ số công suất: cos = 0,8 - Điện áp định mức: U đm = 10,5 kV 3. Phụ tải: Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng 1: Các số Các hộ tiêu thụ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P max (MW) 30 25 40 35 20 22 24 25 18 16 P min (MW) 15 12,5 20 17,5 10 11 12 12,5 9 8 Cos 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 Q max (MVAr) 18,6 15,9 24,8 21,7 12,4 13,63 14,87 15,5 11,16 9,92 7 Q min (MVAr) 9,3 7,75 12,4 10,85 6,2 6,82 7,44 7,75 5,58 4,96 S max (MVA) 25,5 21,25 34 29,75 17 18,7 20,4 21,25 15,3 13,6 S min (MVA) 12,75 10,63 17 14,87 8,5 9,35 10,2 10,62 7,65 6,8 Loại hộ phụ tải I I I I I I I I I I Y/c đ/c điện áp KT KT KT KT KT KT KT KT KT KT Đ/ á thứ cấp ( kV ) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 - Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại - Thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 4800h II. Phân tích nguồn và phụ tải: Từ những số liệu trên ta có thể rút ra nhng nhận xét sau: Hệ thống điện thiết kế đợc cung cấp bởi 2 nhà máy nhiệt điện tổng công suất đặt P đ = 350 MW, khoảng cách giữa 2 nhà máy là 163 km do đó có thể liên kết với nhau. Nhà máy nhiệt điện có đặc điểm là chủ động về nguồn năng lợng, xây dựng gần nơi tiêu thụ điện , vốn xây dựng rẻ, xây dựng nhanh. Nhợc điểm là tiêu tốn nhiên liệu, ô nhiễm môi trờng, hiệu suất thấp, vận hành kém linh hoạt. Các phụ tải có công suất khá lớn và đợc bố trí xung quanh 2 nguồn điện nên rất thuận lợi cho việc cung cấp điện của 2 nhà máy. Xung quanh nhà máy nhiệt điện 1 là các phụ tải 1; 2; 3;6 ; 10 với khoảng cách xa nhất là 81 km, gần nhất là 41 km. Xung quanh nhà máy nhiệt điện 2 là các phụ tải 4; 5; 7; 8; 9 với khoảng cách xa nhất là 81 km, gần nhất là 40 km. Tất cả các phụ tải 1; 2;3; 4; 5; 6; 7 ; 8; 9 ;10 là hộ loại1với chế độ điều chỉnh điện áp cho các phụ tải là khác thờng Tổng công suất nguồn 1 là: 200 MW Tổng công suất các phụ tải xung quanh nguồn 1 là: 133 MW Tổng công suất nguồn 2 là: 150 MW Tổng công suất các phụ tải xung quanh nguồn 2 là: 122 MW Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tơng đối lớn nên ta dùng đờng dây trên không để dẫn điện. 8 Tất cả các hộ loại 1 là phụ tải quan trọng nếu ngừng cấp điện có thể gây ảnh hởng xấu đến an ninh , chính trị, xã hội, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Do vậy yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo tính liên tục và ở mức độ cao nên ta phải thiết kế mỗi phụ tải đợc cung cấp bởi đờng dây lộ kép hoặc cung cấp theo mạch vòng kín. Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng nh yêu cầu về khả năng dẫn điện ta dùng loại dây AC để truyền tải điện. Đối với cột thì tuỳ từng vị trí mà ta dùng cột bê tông hay cột sắt. Với cột đỡ thì dùng cột bê tông, các vị trí góc, vợt sông, vợt đờng quốc lộ thì ta dùng cột sắt. Về mặt bố trí dây dẫn trên cột để đảm bảo về kinh tế, kỹ thuật ta bố trí trên cùng một tuyến cột. Chơng II cân bằng công suất trong hệ thống điện I. Mục đích: Đặc điểm đặc biệt của ngành sản suất điện năng là điện năng do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất ra cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải . Cân bằng công suất trong hệ thống điện trớc hết là xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ trong hệ thống có cân bằng không. Sau đó sơ bộ định phơng thức vận hành cho từng nhà máy điện. Trong các chế độ vận hành lúc cực đại , lúc cực 9 tiểu hay chế độ sự cố dựa vào khả năng cấp điện của từng nguồn điện. Cân bằng công suất nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống điện. Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số bình thờng trong hệ thống. Để giữ đợc điện áp bình thờng ta cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và khu vực nói riêng. Mặt khác sự thay đổi điện áp cũng ảnh hởng đến thay đổi tần số và ngợc lại. II.Cân bằng công suất tác dụng: Ta có công thức: cy P / = +++= dtrtdmdptf PPPPmP Trong đó: + f P là tổng công suất tác dụng định mức phát ra do các máy phát của các nhà máy điện trong hệ thống điện f P = P NĐI + P NĐII = 200 + 150 = 350 MW + pt P là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ m: hệ số đồng thời , lấy m = 1 + cy P / là tổng công suất yêu cầu ,kể cả tổn thất công suất + md P : Tổn thất công suất trên đờng dây và trạm biến áp, thờng lấy ( ) ữ= ptmd PmP %105 + td P : tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện ,chúngtathờnglấy ( ) ( ) +ữ= mdpttd PPm148P % .Chúngtachọn ( ) += mdpttd PPm8P % . + dtr P : tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống. dtr P đợc xác định dựa vào biểu thức: dtr P = f P -m pt P - md P - td P Thay số vào ta có: + Công suất phụ tải cực đại: =+++++++++== MWPPPPPPPPPPPP pt 255 10987654321max + Tổng tổn thất công suất : === MWPP ptmd 75,12255%.5%5 10