Thiết kế mạng lưới điện

Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện LI NĨI ĐẦU Ngành lượng đóng vai trò quan trọng q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Chính ln ưu tiên hàng đầu phát điện trước bước so với ngành công nghiệp khác Việc xây dựng nhà máy điện mới, xuất phụ tải đòi hỏi yêu cầu thiết kế lưới điện để nối liền nhà máy điện với phụ tải, nối liền nhà máy điện với hệ thống điện cũ nối liền hai nhà máy điện với Đồ án môn học: Thiết kế mạng lưới điện giúp sinh viên áp dụng cách tổng quan kiến thức học tích luỹ trình học tập để giải vấn đề Việc thiết kế mạng lưới điện phải đạt đuợc yêu cầu kỹ thuật đồng thời giảm tối đa vốn đầu tư phạm vi cho phép nhiệm vụ quan trọng kinh tế nước ta Trong trình làm đồ án với kiến thức học, nỗ lực cố gắng thân giúp đỡ, bảo thầy cô môn hệ thống điện, đặc biệt hướng dẫn trực tiếp, tận tình thầy giáo PGS.TS Đinh Quang Huy giúp em hoàn thành tiến độ đồ án môn học Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trang bị cho em kiến thức chuyên môn để hồn thành đồ án Tuy nhiên trình độ có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo Hà Nội, ngày tháng nm Sinh viờn thc hin Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện CHNG I: CN BNG CễNG SUT 1.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Bảng 1.1 Số liệu phụ tải Phụ tải Pmax (MW) 40 38 30 26 19 36 Pmin (MW) 28 26,6 21 18,2 13,3 25,2 cos φ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Qmax (MVAr) 19,360 18,392 14,520 12,584 9,196 17,424 Qmin (MVAr) 13,552 12,874 10,164 8,809 6,437 12,197 Smax (MVA) 44,439 42,217 33,329 28,885 21,108 39,995 Smin (MVA) 31,107 29,552 23,330 20,220 14,776 27,997 Loại hộ phụ tải I I I I I I Độ tin cậy yêu cầu KT KT KT KT KT KT Điện áp thứ cấp (kV) 10 10 10 10 10 10 Đặc điểm trình sản xuất điện công suất nhà máy sản xuất phải cân với công suất tiêu thụ phụ tải thời điểm Việc cân công suất hệ thống điện cho thấy khả cung cấp nguồn phát yêu cầu phụ tải có cân hay khơng, từ sơ định phương thức vận hành nhà máy để đảm bảo cung cấp đủ công suất, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật có hiệu kinh tế cao Đặc biệt việc tính tốn cân công suất cho hệ thống chế độ cực đại, cực tiểu chế độ cố, nhằm đảm bảo độ tin cậy hệ thống, đảm bảo tiêu chất lượng điện cung cấp cho phụ tải Tổng cơng suất phát nguồn điện phải lớn công suất yêu cầu chế độ max, tính theo cơng thức sau: ΣPF = ΣPyc = mΣPpt + Σ∆Pmđ (1-1) Trong đó: +m: hệ số đồng thời (ở lấy m = 1) +ΣPF: tổng công suất tác dụng phát nguồn +ΣPyc: công suất tác dụng yêu cầu phụ tải +ΣPpt: tổng công suất tác dụng cực đại hộ tiêu thụ ΣPpt = 189 MW +Σ∆Pmđ: tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp Ta chọn: Σ∆Pmđ = 5% mΣPpt = 5%× 189 = 9,45 MW Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Ta thấy: ΣPF = ΣPyc = mΣPpt + Σ∆Pmđ = 1× 189 + 9,45 = 198,45 MW Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cần cân chúng 1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Việc cân cơng suất phản kháng có ý nghĩa định đến điện áp mạng điện Quá trình cân cơng suất phản kháng sơ nhằm phục vụ cho việc lựa chọn dây dẫn không giải triệt để vấn đề thiếu công suất phản kháng Biểu thức cân công suất phản kháng biểu diễn sau: ΣQF = mΣQpt +Σ∆QB + Σ∆QL –ΣQC ( 1-2 ) Trong đó: + m: hệ số đồng thời (ở lấy m = 1) + ΣQF: tổng công suất phản kháng phát kinh tế nhà máy điện ΣQF = ΣPF× tgϕF (tgϕF = 0,62)→ΣQF = 198,45× 0,62 = 122,988 MVAr + ΣQpt: tổng cơng suất phản kháng cực đại phụ tải ΣQpt = ΣPpti.tgϕpti = 189× 0,484 = 91,476 MVAr +Σ∆QB: tổng tổn thất công suất phản kháng MBA hệ thống Ta lấy: Σ∆QB = 15%∑Qpt = 15%× 91,476 = 13,721 MVAr +Σ∆QL: tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện +ΣQC: tổng công suất phản kháng dung dẫn đoạn đường dây cao áp mạng điện sinh Với lưới điện xét tính tốn sơ ta coi: Σ∆QL = ΣQC Thay thành phần vào biểu thức cân cơng suất phản kháng (1- 2), ta có: ΣQyc = mΣQpt + Σ∆QB + Σ∆QL – ΣQC = 91,476 + 13,721 = 108,197 MVAr ΣQF = 122,988 MVAr > ΣQyc = 108,197 MVAr Do bước tính sơ ta không cần đặt thêm thiết bị bự cụng sut phn khỏng Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 2.1 NHỮNG U CẦU CHÍNH ĐỚI VỚI MẠNG ĐIỆN - Cung cấp điện liên tục: + Hầu hết phụ tải hệ thống phụ tải loại I + Đối với hộ tiêu thụ loại I hộ tiêu thụ điện quan trọng, ngừng cung cấp điện gây nguy hiểm đến tính mạng sức khoẻ người, gây thiệt hại nhiều kinh tế, hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn q trình cơng nghệ phức tạp + Đối với hộ tiêu thụ loại cho phép ngừng cung cấp điện thời gian cần thiết để sửa chữa hay thay phần tử hư hỏng không ngày + Để thực yêu cầu cung cấp điện liên tục cho phụ tải loại I cần đảm bảo dự phòng 100% mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động - Đảm bảo chất lượng điện năng: + Chất lượng điện gồm chất lượng tần số điện áp xoay chiều + Khi thiết kế mạng điện thường giả thiết hệ thống điện có đủ cơng suất để cung cấp cho phụ tải khu vực thiết kế Vì vấn đề trì tần số khơng cần xét + Do tiêu chất lượng điện giá trị độ lệch điện áp hộ tiêu thụ so với điện áp định mức mạng điện thứ cấp Trong qúa trình chọn sơ phương án cung cấp điện, đánh giá chất lượng điện theo giá trị tổn thất điện áp - Đảm bảo tính linh hoạt cao: Hệ thống thiết kế phải có tính linh hoạt cao vận hành Cần phải có nhiều phương thức vận hành hệ thống để với phương thức gặp cố vận hành hệ thống theo phương thức khác Mục đích đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho phụ tải - Đảm bảo an toàn: Trong vận hành hệ thống điện cần đảm bảo an toàn cho người thiết bị điện 2.2 CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH Ta sử dụng cơng thức Still để tính điện áp tối ưu kinh tế lưới điện: U = 4,34 L + 16P (kV) (2-1) Trong đó: Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện U: in ỏp hnh (kV) L: khoảng cách truyền tải điện (km) P: công suất truyền tải đường dây (MW) Để đơn giản ta chọn cho phương án hình tia sau: NÐ km 63,2 67, 08 m 53,9 7k 40+19,36j MVA m 0k , km 70,76 km 70 71 ,0 50 km 38+18,392j MVA 36+17,424j MVA 19+9,196j MVA 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.1 Phương án hình tia Bảng 2.1 Điện áp đường dây Đường dây NĐ – NĐ – NĐ – NĐ – NĐ – NĐ – Li (km) 63,25 70,71 53,97 70,76 50,00 67,08 Pi (MW) 40 38 30 26 19 36 Ui (kV) 115,092 113,066 100,288 95,752 81,657 110,058 Bảng kết tính tốn cho ta thấy tất giá trị điện áp tính nằm khoảng (70 ÷ 170) kV Vậy ta chọn cấp điện áp định mức tải điện cho toàn mạng điện thiết kế U đm = 110kV 2.3 TÍNH TOÁN SO SÁNH KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Trong thit k hin nay, để chọn sơ đồ tối ưu mạng điện người ta sử dụng phương pháp liệt kê nhiều phương án Từ vị trí cho phụ tải nguồn cung cấp, cần dự kiến số phương án khả thi phương án tốt chọn sở so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án Sau phân tích cẩn thận đối tượng ta cần dự kiến khoảng 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 thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật Những phương án lựa chọn để tiến hành so sánh kinh tế phương án thoả mãn yêu cầu kỹ thuật mạng điện Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu mạng điện độ tin cậy 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 yêu cầu 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 để cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng Hộ tiêu thụ loại III cung cấp điện đường dây mạch Trên sở phân tích đặc điểm nguồn cung cấp phụ tải vị trí chúng, có phương án dự kiến sau: NÐ km 63,2 67, 08 m 53,9 7k km 40+19,36j MVA m 0k 70,76 km 7 0, ,0 50 km 38+18,392j MVA 19+9,196j MVA 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.2 Phương án Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 36+17,424j MVA Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Né km 63,2 ,0 50 53,9 7k m m 0k 70,76 km 40+19,36j MVA 30,00 km 36+17,424j MVA 19+9,196j MVA 38+18,392j MVA km 31,6 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.3 Phương án NÐ km 63,2 67, 08 ,0 50 km 53,9 7k m m 0k km 31,6 40+19,36j MVA 38+18,392j MVA 36 ,02 19+9,196j MVA km 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.4 Phương án Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 36+17,424j MVA Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Né km 63,2 67, 08 ,0 50 km 53,9 7k m m 0k km 31,6 40+19,36j MVA 36+17,424j MVA 36 ,06 km 38+18,392j MVA 19+9,196j MVA 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.5 Phương án NÐ km 63,2 67, 08 38+18,392j MVA km 36+17,424j MVA km 36 ,06 70,76 km km 31,6 40+19,36j MVA 53,9 7k m , 00 50 km 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.6 Phương ỏn Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 19+9,196j MVA Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện 2.3.1 Phương án NÐ km 63,2 m 53,9 7k 40+19,36j MVA m 0k km 70,76 km 70 ,7 km ,0 50 67, 08 38+18,392j MVA 36+17,424j MVA 19+9,196j MVA 30+14,52j MVA 26+12,584j MVA Hình 2.7 Sơ đồ dây phương án Chọn kết cấu đường dây lựa chọn dây dẫn Trong toán quy hoạch thiết kế lưới điện, chọn dây dẫn toán Chọn dây dẫn bao gồm chọn chọn loại dây dẫn tiết diện dây dẫn Hiện dây hợp kim nhôm khơng có lõi thép bắt đầu sử dụng rộng rãi Các dây hợp kim nhơm có độ bền tốt lớn nhiều so với độ bền dây nhôm Các dây hợp kim nhôm nhẹ dây nhơm lõi thép, cho phép giảm giá thành cột đường dây Điện trở dây hợp kim nhôm nhỏ so với dây nhôm lõi thép Ta sử dụng loại dây dẫn không, dây nhôm lõi thép (AC), đặt lộ cột thép, khoảng cách trung bình hình học dây dẫn pha Dtb = m Tiết diện dây dẫn ảnh hưởng nhiều đến vốn đầu tư để xây dựng đường dây chi phí 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 điện kinh tế để tìm tiết diện dây dẫn: I Fkt = max (2-2) J kt Trong ú Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Fkt: tit diện kinh tế dây dẫn Jkt: mật độ kinh tế dòng điện, A/mm2 Jkt chọn chung cho tồn lưới theo điều kiện Tmax dây AC.( Với Tmax = 5000 h, dây AC ta có Jkt = 1,1 A/mm2) Imax: dòng điện chạy đường dây cho chế độ cực đại, A Giá trị dòng điện xác định theo công thức sau: Imax = P max + Q max n U dm ×103 (A) (4-4) Trong n: số mạch đường dây(đường dây kép n = 2, đường dây đơn n = 1) Uđm: điện áp định mức lưới điện, kV Pmax , Qmax: dòng cơng suất tác dụng công suất phản kháng cực đại chạy đường dây, (MW, MVAr) Sau tính tiết diện theo cơng thức (4-3) ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn gần kiểm tra điều kiện về: phát nóng dây dẫn chế độ sau cố; độ bền dây kiểm tra điều kiện tạo thành vầng quang tổn thất điện áp cho phép Chọn dây dẫn có tiết diện nằm dãy tiêu chuẩn: 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240 – 300 Tính chọn dây dẫn cho đoạn NĐ – Dòng điện cực đại chạy đoạn NĐ – 1: I NĐ – = FNĐ – = 2 PNĐ – + Q NĐ – × × U đm × 103 = 402 + 19,3602 × 103 = 116,622 A × × 110 I NĐ – 116,622 = = 106,020 mm J kt 1,1 Ta chọn dây AC-95 cho đoạn NĐ – Tính chọn dây dẫn cho đoạn NĐ – Dòng điện cực đại chạy đoạn NĐ – 2: I NĐ – = FNĐ – = 2 PNĐ – + Q NĐ – 2 × × U đm × 103 = 382 + 18,3922 × 103 = 110,791 A × × 110 I NĐ – 110,791 = = 100,719 mm J kt 1,1 Ta chọn dây AC-95 cho đoạn NĐ – Tính chọn dây dẫn cho đoạn NĐ – Dòng điện cực đại chạy đoạn NĐ – 3: I NĐ – = 2 PNĐ – + Q NĐ – × × U đm Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 10 302 + 14,522 ì 10 = × 103 = 87, 466 A × ì 110 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện U3 = Ucs = 115 - P'Né − × R dNÐ − + Q'NÐ − × X dNÐ − U cs 49, 298 × 4,587 + 25,8084 × 11,037 = 110,557 kV 115 • Công suất trước tổng trở trạm biến áp Zb3 : • • • Sb3 = SC3 − ∆ S03 = 21,11 + 11,707j − 0,07 − 0, 48j = 21,04 + 11, 227j MVA Điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy cao áp: Pb3 × R b3 + Q b3 × X b3 U3q = U3 U2 = 110,557 - 21,04 × 0,935 + 11, 227 × 21,75 = 108,17 kV 110,557 Điện áp góp cao áp trạm biến áp 2: P'NÐ − × R dNÐ − + Q'NÐ − × X dNÐ − U = U3 U3 = 110,557 - 27,103 × 4,95 + 14,3074 ì 6, 435 = 108,511 kV 110,557 Cụng suất trước tổng trở trạm biến áp Zb2 : • • • Sb2 = SC2 − ∆ S02 = 26,732 + 14,7874j − 0,058 − 0, 4j = 26,674 + 14,3874j MVA Điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy cao áp: Pb2 × R b2 + Q b2 × X b2 U2q = U2 U2 = 111,562 - 26,674 × 1, 27 + 14,3874 × 27,95 = 104,493 kV 108,511 Đường dây NĐ – Điện áp góp cao áp trạm biến áp 1: P'NĐ − × R dNĐ − + Q'NĐ − × X dNĐ − U1 = Ucs UN = 115 - 28,981× 10, 436 + 14,687 ì 13,567 = 110,637 kV 115 Cụng suất trước tổng trở trạm biến áp Zb1 : • • • Sb1 = SC1 − ∆ S01 = 28,139 + 15,62j − 0,07 − 0, 48j = 28,069 + 15,14j MVA Điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy cao áp: Sinh Viªn: Nguyễn Hữu Hiếu 56 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện U1q = U1 - Pb1 ì R b1 + Q b1 × X b1 U1 = 110,637 - 28,069 × 0,935 + 15,14j × 21,75 = 107,423 kV 110,637 Tính điện áp đường dây lại thực tương tự Kết tính điện áp góp hạ áp trạm quy điện áp cao chế độ phụ tải cực tiểu cho bảng sau: Bảng 4.11 Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp chế độ phụ tải cực tiểu Trạm BA Uq(kV) 107,423 104,493 108,17 108,564 108,348 106,479 4.4.3 Chế độ sau cô Chọn điện áp cao áp hệ thống 121 kV (U cs = 121 kV) Xét trường hợp cố ngừng mạch lộ kép Chọn điện áp cao áp hệ thống 121 kV (Ucs = 121 kV) Đường dây NĐ – – Điện áp góp cao áp trạm biến áp 3: P'NÐ − × R dNÐ − + Q'NÐ − × X dNÐ − U3 = Ucs U cs = 121 - 73,809 × 9,175 + 48, 45 × 22,074 = 106,565 kV 121 • Công suất trước tổng trở trạm biến áp Zb3 : • • • Sb3 = SC3 − ∆ S03 = 30,165 + 17, 253j − 0,07 − 0, 48j = 30,095 + 16,773j MVA Điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy cao áp: Pb3 × R b3 + Q b3 × X b3 U3q = U3 U2 = 106,565 - 30,095 × 0,935 + 16,773 × 21,75 = 102,878 kV 106,565 Điện áp góp cao áp trạm biến áp 2: P'NÐ − × R dNÐ − + Q'NÐ − × X dNÐ − U = U3 U3 = 106,565 - 38,97 × 4,95 + 21,841 × 6, 435 = 103,436 kV 106,565 • Cơng suất trước tổng trở trạm biến áp Zb2 : Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 57 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Sb2 = SC2 − ∆ S02 = 38,196 + 21,796j − 0,058 − 0, 4j = 38,138 + 21,396j MVA Điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy cao áp: Pb2 × R b2 + Q b2 × X b2 U2q = U2 U2 = 103,436 - 38,138 × 1, 27 + 21,396 × 27,95 = 97,186 kV 103, 436 Đường dây NĐ – Điện áp góp cao áp trạm biến áp 1: P'NĐ − × R dNĐ − + Q'NĐ − × X dNĐ − U1 = Ucs UN = 121 - 43,839 × 20,873 + 26,784 × 27,134 = 107,431 kV 121 • Cơng suất trước tổng trở trạm biến áp Zb1 : • • • Sb1 = SC1 − ∆ S01 = 40, 21 + 23,08j − 0,07 − 0, 48j = 40,14 + 22,6j MVA Điện áp góp hạ áp trạm biến áp quy cao áp: Pb1 × R b1 + Q b1 × X b1 U1q = U1 U1 = 107,431 - 40,14 × 0,935 + 22,6 × 21,75 = 102,506 kV 107, 431 Tính điện áp đường dây lại thực tương tự Kết tính điện áp góp hạ áp trạm quy điện áp cao chế độ sau cố cho bảng sau: Bảng 4.12 Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp chế độ cố Trạm BA Uq(kV) 102,506 97,186 102,878 105,286 111,57 109,389 Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 58 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện CHNG V: CHN PHNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP Điện áp tiêu chất lượng điện quan trọng Nó ảnh hưởng nhiều đến tiêu kinh tế kỹ thuật hộ tiêu thụ Các thiết bị điện làm việc tốt trường hợp điện có chất lượng cao Chất lượng điện đánh giá thông qua tiêu độ lệch điện áp, độ dao động điện áp , khơng đối xứng khơng sin Trong tiêu độ lệch điện áp tiêu quan trọng Để đảm bảo độ lệch điện áp hộ tiêu thụ phạm vi cho phép ta cần phải tiến hành điều chỉnh điện áp theo cách sau: + Thay đổi điện áp máy phát nhà máy điện + Thay đổi tỷ số biến trạm biến áp (chọn đầu điều chỉnh máy biến áp) + Thay đổi dòng cơng suất phản kháng truyền tải mạng điện Thực tế cho thấy mạng điện lớn điều chỉnh điện áp cách thay đổi điện áp nhà máy điện, thay đổi dòng cơng suất phản kháng đường dây khơng thể đáp ứng nhu cầu điều chỉnh điện áp lý khác như: Độ ổn định hệ thống, vận hành phức tạp vốn đầu tư cao Do phương pháp điều chỉnh điện áp máy biến áp trạm biến áp dùng rộng rãi để điều chỉnh điện áp Yêu cầu điều chỉnh điện áp phân thành loại: + Yêu cầu điều chỉnh điện áp thường: Điện áp yêu cầu góp hạ áp máy biến áp tình trạng vận hành bình thường phải thoã mãn yêu cầu độ lệch điện áp chế độ: - Phụ tải cực đại : ΔUcp max% ≥ 2,5% - Phụ tải cực tiểu: ΔUcp min% ≤ 7,5% - Chế độ cố : ΔUcp sc% ≥ - 2,5% + Yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường: Điện áp yêu cầu góp hạ áp máy biến áp tình trạng vận hành bình thường phải thỗ mãn u cầu lch in ỏp: Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 59 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện - Phụ tải cực đại : ΔUcp max% = 5% - Phụ tải cực tiểu: ΔUcp min% = 0% - Chế độ cố : ΔUcp sc% = - 5% Việc điều chỉnh điện áp tiến hành theo bước sau: - Tính điện áp góp hạ áp trạm quy phía cao áp chế độ - Tính giá trị điện áp yêu cầu góp hạ áp trạm chế độ Uyc i = Uđm + Uicp% Uđm - Tính điện áp đầu điều chỉnh U iq U hđm Uiđc = U yc i Trong : Uqi điện áp góp hạ áp quy đổi phía điện áp cao trạm chế độ i Ta có: Uhđm = 1,1.Uđm = 1,1.10 = 11 kV - Chọn đầu điều chỉnh gần Điện áp đầu tiêu chuẩn tính theo: n.e%.U cđm Uitc = Ucđm + 100 Trong n : Số thứ tự tiêu chẩn chọn e% : Phạm vi điều chỉnh đầu điều chỉnh liên tiếp Ucđm : Điện áp định mức cao (115 kV) - Tính giá trị thực điện áp góp hạ áp : U iq × U hđm Ut = U tc - Kiểm tra độ lệch điện áp thực : ∆Ui% = U tđm− U U đm × 100% Các trạm dùng MBA có phạm vi điều chỉnh điện áp ±9 × 1,78% có Ucđm = 115 kV; Uhđm = 1,1 Uđm = 1,1 × 10 = 11 kV Bảng 5.1 Các đầu điều chỉnh điện áp tiêu chuẩn MBA có điều áp dưới tải n Utc 115 117,05 119,10 121,15 123,20 125,25 127,30 129,35 131,40 133,42 n -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 Utc 115 112,95 110,90 108,85 106,80 104,75 102,75 100,65 98,60 96,55 Độ lệch điện áp trạm phải thoả mãn điều kiện : Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 60 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện - Ch ph ti cực đại: Uyc max = Uđm + Ucp max% Uđm = 10 + 5%.10 = 10,5 kV - Chế độ phụ tải cực tiểu: Uyc = Uđm + Ucp min% Uđm = 10 + 0%.10 = 10 kV - Chế độ cố : Uyc sc = Uđm + Ucp sc% Uđm = 10 + 5%.10 = 10,5 kV Phụ tải Ta có điện áp đầu phân áp: + Chế độ phụ tải cực đại: Điện áp tính tốn đầu điều chỉnh máy biến áp xác định theo cơng thức: U U 110,149 × 11 U đc max = q max hđm = = 115,394 kV U yc max 10,5 Chọn đầu điều chỉnh tiêu chuẩn n = ⇒ Utcmax = 115 kV Điện áp thực góp hạ áp bằng: U U 110,149 × 11 U t max = q max hđm = = 10,536 kV U tc max 115 Độ lệch điện áp góp hạ áp bằng: U −U 10,536 − 10 ΔU max = tmaxđm × 100% = × 100% = 5,36% U đm 10 + Chế độ phụ tải cực tiểu: Điện áp tính tốn đầu điều chỉnh máy biến áp bằng: U × U hđm 107, 423 × 11 U đc = q = = 118,165 kV U yc 10 Chọn n = ⇒ Utcmin = 119,1 kV Điện áp thực góp hạ áp có giá trị: U × U hđm 107, 423 × 11 U t = q = = 9,922 kV U tc 119,1 Độ lệch điện áp bằng: ΔU = U t minđm− U U đm × 100% = 9,922 − 10 × 100% = −0,78% 10 + Chế độ sau cố: Điện áp tính tốn đầu điều chỉnh máy biến áp bằng: U × U hđm 102,506 × 11 U đc sc = q sc = = 107,387 kV U yc sc 10,5 Chọn n = -3 Utcmin = 108,85 kV Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 61 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới ®iƯn Điện áp thực góp hạ áp có giá trị: U × U hđm 102,506 × 11 U t sc = q sc = = 10,359 kV U tc sc 108,85 Độ lệch điện áp bằng: ΔU sc = U t scđm− U U đm × 100% = 10,359 − 10 × 100% = 3,59% 10 Vậy đầu chọn thoã mãn yêu cầu điều chỉnh điện ỏp khỏc thng Tính toán tơng tự cho TBA2, TBA3, TBA4, TBA5, TBA6 Kết tính toán đợc cho bảng: Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 62 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện Bng 5.2 Thụng số trạm biến áp sử dụng MBA có điều áp dưới tải Chế độ max Chế độ Trạm biến áp Uq (kV) 110,149 105,767 111,042 111,829 111,57 108,708 Uđcmax 115,394 110,804 116,33 117,154 116,883 113,885 n -2 1 -1 Utcmax 115 110,9 117,05 117,05 117,05 112,95 Utmax 10,536 10,491 10,435 10,509 10,485 10,587 ∆Umax (%) 5,36 4,91 4,35 5,09 4,85 5,87 Trạm biến áp Uq (kV) 107,423 104,493 108,17 108,564 108,348 106,479 Uđcmax 118,165 114,942 118,987 119,42 119,183 117,127 n 2 2 Utcmax 119,1 115 119,1 119,1 119,1 117,05 Utmax 9,922 9,995 9,991 10,027 10,007 10,007 ∆Umax (%) -0,78 -0,05 -0,09 0,27 0,07 0,07 Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 63 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới ®iÖn Trạm biến áp Uq (kV) 102,506 97,186 102,878 105,286 111,57 108,708 Uđcmax 107,387 101,814 107,777 110,3 116,883 113,885 n -3 -6 -3 -2 Utcmax 108,85 102,75 108,85 110,9 117,05 115 Utmax 10,359 10,404 10,396 10,443 10,485 10,398 ∆Umax (%) 3,59 4,04 3,96 4,43 4,85 3,98 Chế độ cố Sinh Viªn: Nguyễn Hữu Hiếu 64 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện CHNG VI: CAC CH TIấU KINH T KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 6.1 VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện xác định theo công thức: K= ∑K + K t Trong ∑ K : tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây Kt: vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp Ta tính tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây: ∑ K = 182942,912 × 106 đ Trong hệ thống điện thiết kế có trạm hạ áp, trạm có máy biến áp vốn đầu tư cho trạm hạ áp: Kt = 1,8 × (3 × 29.109 + × 22.109+15.109) = 262,80.109 đ Do tổn vốn đầu tư để xây dựng mạng điện: K = ∑ K + Kt = 182942,912 × 106 + 262,80 × 109 = 445742,9 × 106 đồng 6.2 TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN Tổn thất cơng suất tác dụng mạng điện gồm có tổn thất công suất đường dây tổn thất công suất tác dụng trạm biến áp chế độ phụ tải cực đại - Tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây: ∆Pd=ΔPdNĐ-1+ΔPdNĐ-2+ΔPdNĐ-3+ΔPdNĐ-4+ΔPdNĐ-5+ΔPdNĐ-6 = 8,356 MW - Tổng tổn thất công suất tác dụng trạm biến áp: ∑∆PBAi = ∆PBA1+∆PBA2+∆PBA3+∆PBA4+∆PBA5+∆PBA6 = 0,927 MW Như tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện: ∆P = ∆Pd + ∑∆PBAi= 8,356 + 0,927 = 9,283 MW Tổn thất công suất tác dụng mạng điện tính theo phần trăm (%): ΔP 9, 283 ΔP(%) = × 100 = × 100% = 4,912% 189 ∑ Pmax 6.3 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN Tổng tổn thất điện trạm biến áp xác định theo công thức sau: ΔA BAi S  = n∆P0i t + ∆∆PNi  maxi ÷ × τ n  Sđm  Trong τ – thời gian tổn thất công suất lớn t – thời gian máy biến áp làm việc nm Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 65 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện Bi vỡ cỏc mỏy biến áp vận hành song song năm t = 8760 h Thời gian tổn thất công suất lớn tính theo cơng thức sau: τ = (0,124 + Tmax × 10-4)2 × 8760 = (0,124 + 5000 × 10-4)2 × 8760 = 3410,934 h Ta có tổn thất điện trạm biến áp bảng sau: Trạm BA ∆ABAi(MWh) 1090,11 1043,61 871,82 781,29 620,22 999,50 ∑∆ABA(MWh) 5406,549 Tổng tổn thất điện đường dây xác định theo cơng thức sau: ∑∆Ad = ∆Pd × τ = 8,356 × 3410,934 = 28501,765 MWh Vậy tổng tổn thất điện mạng điện là: ∆A = ∑∆ABA + ∑∆Ad = 5406,549 + 28501,765 = 33908,314 MWh Tổng điện hộ tiêu thụ nhận năm: A = ∑Pmax × Tmax = 172 × 5000 = 945 × 103 MWh Tổn thất điện mạng điện tính theo phần trăm (%): ΔA 33908,314 ΔA(%) = × 100 = × 100 = 3,588% A 945.103 6.4 TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm Các chi phí vận hành hàng năm mạng điện xác định theo công thức: Y = avhd ∑ K + avht.Kt + ∆A.c Trong avhd: hệ số vận hành đường dây (avhd = 0,04) avht: hệ số vận hành thiết bị trạm biến áp (avht = 0,10) c: giá thành kWh điện tổn thất Như vậy: Y = 0,04 × 182942,912 × 106 + 0,1 × 262,80 × 109 + 33908,314 × 103 × 500 = 50,552 × 109 đồng 6.4.2 Chi phí tính tốn hàng năm Chi phí tính tốn hàng năm xác định theo công thức: Z = atc × K + Y Trong atc: hệ số định mức hiệu vốn đầu tư (atc = 0,125) Do chi phí tính tốn bằng: Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 66 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện Z = 0,125 ì 445742,9 ì 106 + 50,552 × 109 = 106,270 × 109 đ 6.4.3 Giá thành truyền tải điện Giá thành truyền tải điện xác định theo công thức: β= Y 50,552 × 109 = = 53, 494 đ / kWh A 945 × 106 6.4.4 Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải chế độ cực đại Giá thành xây dựng MW công suất phụ tải xác định theo biểu thức: K 445742,9.106 K0 = = = 2,358.109 đ / MW 189 ∑ Pmax Kết tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống điện thiết kế tổng hợp bảng 6.1 sau: Bảng 6.1 Các tiêu kinh tế - kĩ thuật hệ thống điện thiết kế Các tiêu Đơn vị Giá trị Tổng công suất phụ tải cực đại MW 189 Tổng chiều dài đường dây km 481,23 Tổng công suất MBA hạ áp MVA 444 Tổng vốn đầu tư cho mạng điện 109 đ 445,743 Tổng vốn đầu tư đường dây 109 đ 182,942912 Tổng vốn đầu tư trạm biến áp 109 đ 262,80 Tổng điện phụ tải tiêu thụ MWh 945 ∆Umaxbt % 6,453 ∆Umaxsc % 12,284 MW 9,283 11 Tổng tốn thất công suất ∆P % 4,912 12 Tổng tổn thất điện ∆A MWh 33908,314 13 Tổng tổn thất điện ∆A % 3,588 109 đ 106,270 10 Tổng tổn thất thất công suất ∆P 14 Chi phớ tớnh toỏn Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 67 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện 15 Chi phí vận hành hàng năm 16 Giá thành truyền tải điện β 17 Giá thành xây dựng MW cơng suất phụ tải cực đại Sinh Viªn: Ngun H÷u HiÕu 68 109 đ 50,552 đ/kWh 53,494 109 /MW 2,358 Đồ án môn học Thiết kế mạng lới ®iÖn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đạm Thiết kế mạng hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [2] Trần Bách Lưới điện hệ thống điện tập 1, 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [3] Trần Bách Ổn định hệ thống điện Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2001 [4] Trần Bách Tối ưu hóa chế độ của hệ thống điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1999 [5] Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hòa Phần điện nhà máy điện trạm biến áp Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [6] Nguyễn Lân Tráng Quy hoạch phát triển hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [7] Lã Văn Út Ngắn mạch hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005 [8] Trần Đình Long Tự động hóa hệ thống điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2005 Sinh Viªn: Ngun Hữu Hiếu 69 Đồ án môn học Thiết kế mạng líi ®iƯn MỤC LUC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LUC 70 Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu 70 ... Khi thiết kế mạng điện thường giả thiết hệ thống điện có đủ cơng suất để cung cấp cho phụ tải khu vực thiết kế Vì vấn đề trì tần số khơng cần xét + Do tiêu chất lượng điện giá trị độ lệch điện. .. thoả mãn yêu cầu kỹ thuật mạng điện Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu mạng điện độ tin cậy 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... tối ưu kinh tế lưới điện: U = 4,34 L + 16P (kV) (2-1) Trong ú: Sinh Viên: Nguyễn Hữu Hiếu Đồ án môn học Thiết kế mạng lới điện U: điện áp vận hành (kV) L: khoảng cách truyền tải điện (km) P: công