Do an thiet ke mang dien 110kv (tan 10 2014)

Đồ án lưới điện: Thiết kế mạng điện 110kV CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phảnkháng.. Cân bằn

Trang 1

Đồ án lưới điện: Thiết kế mạng điện 110kV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

VĂN PHÒNG PHÍA NAM

A Đề tài: Thiết kế mạng điện 110kV

B Số liệu ban đầu:

1 Nguồn và phụ tải:

Nguồn điện

- Đủ cung cấp cho phụ tải với cos = 0,8

- Điện áp thanh cái cao áp:

 1,1Uđm lúc phụ tải cực đại

 1,05Uđm lúc phụ tải cực tiểu

5%

- Giá tiền 1kWh điện năng tổn thất: 2000 đồng

- Giá tiền 1 kVAr thiết bị bù: 300.000 đồng

2 Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải (xem hình bố trí các vị trí phụ tải)

C Nhiệm vụ thiết kế

1 Cân bằng công suất trong mạng điện Xác định dung lượng bù công suất kháng

2 Đề xuất các phương án nối dây của mạng điện và chọn các phương án đáp ứng

Trang 2

4 Xác định số lượng công suất MBA của trạm phân phối Sơ đồ nối dây của trạm.

Sơ đồ nối dây của mạng điện

5 Xác định dung lượng bù kinh tế và giảm tổn thất điện năng

6 Tính toán cân bằng công suất trong mạng điện Xác định và phân phối thiết bị

bù cưỡng bức

7 Tính toán các tình trạng làm việc của mạng điện lúc phụ tải cực đại, cực tiểu và

sự cố

8 Điều chỉnh điện áp: chọn đầu phân áp của máy biến áp

9 Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế

10 Các bản vẽ (A1 hoặc A2 A3): Sơ đồ nối dây các phương án sơ đồ nguyên lýcủa mạng điện thiết kế, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Sơ đồ cung cấp điện:

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

………

Giảng viên hướng dẫn

ThS Lê Minh Đức.

Trang 4

Lời Mở Đầu

Ngày nay điện năng là một thứ thiết yếu nó đã tham gia vào mọi lĩnh vực của cuộcsống từ công nghiệp đến sinh hoạt Bởi vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ dàngchuyển thành các dạng năng lượng khác (quang nhiệt cơ ) dễ dàng truyền tải vàphân phối Chính vì vậy điện năng được ứng dụng rất rộng rãi

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp là điều kiệnquan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư Vì lý do đó khi lập kế hoạch pháttriển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thoảmãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sựphát triển trong tương lai

Điều này đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất vàsinh hoạt

Đặc biệt hiện nay theo thống kê sơ bộ điện năng tiêu thụ bởi các xí nghiệp chiếm

tỷ lệ hơn 70% điện năng sản suất ra (nhìn chung tỷ số này phụ thuộc vào mức độ côngnghiệp hoá của từng vùng

Điều đó chứng tỏ việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp làmột bộ phận của hệ thống điện khu vực và quốc gia, nằm trong hệ thống năng lượngchung phát triển theo qui luật của nền kinh tế quốc dân Ngày nay do công nghiệpngày cần phát triển nên hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, nhà máy càng phức tạp baogồm các lưới điện cao áp (35-500kV) lưới điện phân phối (6-22kV) và lưới điện hạ áptrong phân xưởng (220-380-600V)

Để thiết kế được thì đòi hỏi người kỹ sư phải có tay nghề cao và kinh nghiệm thực

tế tầm hiểu biết sâu rộng vì thiết kế là một việc làm khó Đồ án môn học chính là mộtbài kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn đã giúp đỡ để em hoànthành đồ án này

Trang 5

CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Trong hệ thống điện cần phải có sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phảnkháng Cân bằng công suất là một trong những bài toán quan trọng nhằm đánh giá khảnăng cung cấp của các nguồn cho phụ tải, từ đó lập ra phương án đi dây thích hợp vàxác định dung lượng bù hợp lý, đảm bảo hệ thống điện vận an toàn, liên tục và kinh tế

I - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Sơ đồ cung cấp điện:

Cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống Cân bằng công suất tác

Trang 6

Pmd: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.

Ptd: Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện

Pdt: Tổng công suất dự trữ

Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 = 17+ 22 + 25 + 23 + 19 + 13 = 119 MW

2 Xác định hệ số đồng thời m: Chọn m = 0,8.

Theo thống kê thì tổn thất công suất tác dụng của đường dây và máy biến áptrong trường hợp lưới cao áp:

Pmd  (8 – 10)% x m x Ppt Chọn Pmd = 10% x m x Ppt.

Pmd = 10% x m x Ppt =0,1 x 0,8 x 119 = 9,52 MW

thống:

a) Công suất tự dùng Ptd của nhà máy điện:

Công suất tự dùng của các nhà máy điện được tính theo phần trăm của (m x Ppt +

Pmd):

- Nhà máy nhiệt điện 3 –7 %

- Nhà máy thủy điện 1 – 2%

b) Công suất dự trữ cuả hệ thống bao gồm:

- Dự trữ sự cố: bằng công suất của tổ máy lớn nhất

Do đó ta được biểu thức cân bằng công suất tác dụng như sau:

II - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống.Cân bằng công suất phản kháng được biểu bằng công thức sau:

Trong đó:

QF: Tổng công suất phản kháng phát ra từ các nhà máy điện

m x Qpt: Tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời

Trang 7

QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng

QB = (8-12%)Spt

QL: Tổng tổn thất công suất kháng trên các đoạn đường dây của mạng Vớimạng điện 110kV trong tính toán sơ bộ có thể coi tổn thất công suất kháng trên cảmkháng đường dây bằng công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra:

Trang 8

tạm cho một lượng Qbù ở một sớ tải sao cho Qbù = Qbù sau đĩ tính cos’ sau khi bùtheo cơng thức:

cos 'i i'

i

P S

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

I - CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN:

Trang 9

Theo đề tài đã cho cấp điện áp của mạng điện là 110kV nên trong phần này ta cầnkiểm tra lại cấp điện áp của mạng có phù hợp với công suất tải và khoảng cách truyềntải dựa vào công thức:

II - CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN:

Sơ đồ nối dây mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: số lượng, vị trí phụ tải, mức

độ cung cấp điện liên tục của phụ tải,công tác vạch tuyến, sự phát triển của lưới điệntrong tương lai Trong phạm vi đồ án môn học tạm thời nối các điểm để có phương án

đi dây (điều này chưa hợp lý vì còn thiếu số liệu khảo sát thực tế) Theo sơ đồ cungcấp điện nguồn và phụ tải, ta chia phụ tải thành khu vực như sau:

+ Khu vực 1: Gồm các phụ tải 2, 4, 5 và 6 phụ tải có yêu cầu cung cấp điện liêntục: Ta thiết kế phương án cấp điện cho các phụ tải trên là mạch kín hoặc mạch kép.+ Khu vực 2: Gồm các phụ tải không yêu cầu cung cấp điện liên tục 1, 3: Ta thiết

kế phương án cấp điện cho các phụ tải trên là mạch đơn

Trang 10

A Phân bố công suất và chọn dây

- Do phân bố sơ bộ, đã tính bù sơ bộ nên phân bố công suất theo chiều dài đểtính phân bố dòng cho từng đoạn đường dây

- Phân bố công suất trong các nhánh bỏ qua tổn thất công suất và thành phầndung dẫn đường dây

Trang 11

, 64 25 , 63 06 , 36

03 , 64 ) 25 , 13 19 ( ) 03 , 64 25 , 63 ( ) 25 , 17 23 ( ) (

5 45 4

5 5

* 5 45 4

*

4

*

MVA j

x j

l l l

l S l l S

, 64 25 , 63 06 , 36

06 , 36 ) 25 , 17 23 ( ) 06 , 36 25 , 63 ( ) 25 , 13 19 ( ) (

5 45 4

4 4

* 4 45

x j

l l l

l S l l

* 4

* 5

j j

S S S

S

23+j17,25 19+j13,25

64,03 km

5 63,25km 4

Trang 12

Khu vực tải 2 và 6:

) ( 68 , 11 51 , 16 06

, 36 85 , 53 31 , 58

06 , 36 ) 75 , 9 13 ( ) 06 , 36 85 , 53 ( ) 35 , 15 22 ( ) (

6 26 2

6 6

* 6 26 2

*

2

*

MVA j

x j x

j l

l l

l S l l S

* 6

* 2

*

62

*

MVA j

j j

S S S S

Khu vực tải 1 và 3:

) ( 75 , 12 17 1

*

1

*

MVA j

S

S N   

) ( 44 , 17 25 3

*

3

*

MVA j

S

S N   

Các tải có chung Tmax = 5.500 Tra bảng mật độ dòng điện kinh tế: jkt = 1,0 A/mm2

Ta có công thức tính: max max 10 ;3 max

Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 25C và nhiệt độ

môi trường xung quanh thực tế dây dẫn làm việc là 40C, vì vậy cần phải hiệu chỉnh

22+j15,35 13+j9,75

Trang 13

dòng điện cho phép của dây dẫn theo nhiệt độ xung quanh thực tế Hệ số hiệu chỉnh

Kiểm tra phát nóng trong sự cố: có 2 trường hợp cần kiểm tra phát nóng:

1 Khu vực lưới kín N - 4 - 5 - N bị đứt đoạn đường dây N – 5.

 Các dòng điện cưỡng bức đều thỏa giá trị dòng điện cho phép

2 Khi lưới kín N - 2 - 6 - N bị đứt đoạn đường dây N – 6.

 Các dòng điện cưỡng bức đều thỏa giá trị dòng điện cho phép

Vậy các dây được chọn đều thỏa điều kiện phát nóng.

B Chọn trụ cho đường dây:

N

23+j17,25 19+j13,25

121,58 A MVA

Trang 14

Theo phương án 1 có 2 tuyến đường dây mạch kín là N - 4 - 5 - N và N - 2 - 6 - N

và có 2 tuyến đường dây mạch hở là N - 1 và N - 3 đều được thiết kế là đường dâymạch đơn Vì vậy ta chọn trụ cho tất cả các tuyến đường dây là trụ bêtông cốt thép

Trang 15

C Thông số đường dây

1 Đường dây N-3 và N - 4 Mã dây tiêu chuẩn AC-185

Tra bảng dây (phụ lục PL2.1 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta được:

d = 19 mm → r = 9,5 mm

Dây dẫn AC-185 có 31 sợi (24 sợi nhôm và 7 sợi thép) giả thiết đồng nhất kim loại, ta

có bán kính tự thân của dây dẫn: r’ = 0,768 x 9,5 = 7,296 mm

2 Đường dây N - 1, N - 2, N - 5, N - 6 Mã dây tiêu chuẩn AC-120

3 Đường dây 5 - 4 và 6 - 2, Mã dây tiêu chuẩn AC-95

Trang 16

6 0

Đây là 1 lưới điện kín, có sơ đồ thay thế tính toán như sau:

- Công suất tính toán tại nút 4, 5:

ZN4

Z45

ZN5

16,63+11,86MVA

Trang 17

3, 386

110

N N

dm

U U

19, 497 17,328

14,6 0,821110

4,884

110

N N

dm

U U

Trang 18

14,39 10,65

27,08 0,717110

7,903 0,306

27, 20 0,141110

Sơ đồ đường dây bây giờ có dạng liên thông như sau:

Tính toán công suất, tổn thất công suất và điện áp:

Trang 19

25, 4 17,6371

27, 20 2,15110

43,679 30,6233

27,08 6,639110

14, 404

110

N N

dm

U U

23,584

% 100 100 21, 44%

110

N N

dm

U U

Trang 20

16,63 10,8371

27, 20 0,886110

42,71 28, 7448

14,60 3,1980110

6,1953

110

N N

dm

U U

Trang 21

45 45

12,0303

% 100 100 10,9364%

110

N N

dm

U U

Đây là 1 lưới điện kín, có sơ đồ thay thế tính toán như sau:

- Công suất tính toán tại nút 2, 6:

ZN2

Z62

ZN6

13+9,57MVA

Trang 22

110

N N

dm

U U

3,7959

110

N N

dm

U U

Trang 23

62

5,635 17,77 3,3523 23,16

1,6161110

4,8356

110

N N

dm

U U

Trang 24

- Phần trăm sụt áp:

62 62

6, 6341

110

N N

dm

U U

13, 2366

110

N N

dm

U U

Trang 25

10, 4051

110

N N

dm

U U

14,3747

% 100 100 13,0679%

110

N N

dm

U U

Trang 26

- Công suất cuối đường dây N - 3:

Trang 27

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng: P = 3,2622 MW.

Phần trăm tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án là: N - 3

Trong các trường hợp sự cố tổn thất điệp áp lớn nhất là đứt dây N - 6 trong mạch

kín N - 2 - 6 với U% = 13,0679, không vượt quá phạm vi cho phép là 20%.

2 – Phương án 2:

A Phân bố công suất và chọn dây

- Do phân bố sơ bộ, đã tính bù sơ bộ nên phân bố công suất theo chiều dài đểtính phân bố dòng cho từng đoạn đường dây

- Phân bố công suất trong các nhánh bỏ qua tổn thất công suất và thành phầndung dẫn đường dây

Trang 28

S     j MVA.

Trang 29

- Đường dây lộ kép N - 2, Công suất trên 1 lộ:

2/1 22 15,35

11 7,6752

Bảng phân bố công suất chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn

(*): dòng trên từng lộ của đường dây lộ kép.

Theo tính toán, các đường dây lộ kép N - 4, N - 5, N - 6, N - 2 có thể chọn dây AC

- 50 là phù hợp Tuy nhiên để đảm bảo độ bền cơ học và dự phòng khả năng về sauphụ tải gia tăng, đồng thời dự phòng khi đường dây mạch kép bị đứt 1 dường dây, tachọn dây AC - 95

Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 25C và nhiệt độmôi trường xung quanh thực tế dây dẫn làm việc là 40C, vì vậy cần phải hiệu chỉnhdòng điện cho phép của dây dẫn theo nhiệt độ xung quanh thực tế, hiệu chỉnh nhiệt độ

Nguồn: Phụ lục – Bảng PL2.6 (Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến)

* Kiểm tra phát nóng khi sự cố: Khi các đường dây lộ kép N - 4, N - 5, N - 6, N

- 2 bị cắt 1 lộ bất kì:

- Xét trường hợp lộ kép N - 4 bị cắt 1 lộ bất kì:

I cb = 75,46 A

Trang 30

Đối với các đường dây N - 1 và N - 3 được thiết kế là đường dây đơn Vì vậy ta

chọn trụ cho các tuyến đường dây là trụ bêtông cốt thép loại: ĐT-20, thiết kế như

phương án 1

Đối với các đường dây lộ kép N - 4, N - 5, N - 6, N - 2, ta chọn trụ kim loại

Y110-2 (hình PL5.11- trang 160 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến)

Trang 31

C TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY:

1 Đường dây N - 1 mã dây tiêu chuẩn là AC-120, tính như trong phương án 1

2 Đường dây N - 3 mã dây tiêu chuẩn là AC-185, tính như trong phương án 1

3 Các đường dây lộ kép N - 4, N - 5, N - 6, N - 2 mã dây tiêu chuẩn AC-95, cácthông số được tính như sau:

d = 13,5mm → r = 6,75 mm

Dây dẫn AC-95 có 7 sợi (6 sợi nhôm và 1 sợi thép) giả thiết đồng nhất kim loại, ta

có bán kính tự thân của dây dẫn: r’ = 0,726 x 6,75 = 4,901 mm

Trang 32

Tính toán lại bán kính trung bình hình học:

- Giữa các dây thuộc pha a

6 6

f

D D

R= r0.l X= x0.l ∆QC/2

MVAr

Trang 33

- Các đường dây N - 1, N - 3, tính tương tự phương án 1

- Công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra được xác định theo biểuthức:

D Tính sơ bộ tổn thất điện áp và tổn thất công suất theo phương án 2:

1 Các Đường dây mạch kép N - 4, N - 5, N - 6, N - 2 mã dây tiêu chuẩn AC-95

- khi vận hành bình thường:

a Đoạn N - 4:

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N – 4 khi bình thường (đường dây lộ kép):

- Công suất ở cuối tổng trở Z4 của đường dây N - 4:

Trang 34

Trang 35

2 Khi đường dây bị sự cố:

Khi 1 lộ trên các đường dây lộ kép N – 4, N – 5, N – 6, N – 2 bị sự cố, khi đó cácgiá trị điện trở điện cảm điện dung của lộ còn lại đang làm việc được tính như sau:

Tra bảng dây (phụ lục PL2.1 sách Thiết kế mạng điện – Hồ Văn Hiến) ta được :

d = 13,5mm → r = 6,75 mm

Dây dẫn AC-95 có 7 sợi (6 sợi nhôm và 1 sợi thép) giả thiết đồng nhất kim loại,

ta có bán kính tự thân của dây dẫn: r’ = 0,726 x 6,75 = 4,901 mm

Trang 36

+ Khoảng cách giữa pha C và pha B :

Chiềudàikm

R= r0.l

 X= x0.l



QC/2MVAr

Sơ đồ thay thế tính toán đoạn N – 4 khi bị sự cố 1 lộ (thành đường dây lộ đơn):

Trang 37

11

16,6782

16,67820

Trang 38

11

9,1782

9,17820

11

14, 4254

14, 42540

Trang 39

3 Các đường dây N - 1 và đường dây N - 3: lộ đơn ở phương án 2 có mã hiệu

dây giống như ở phương án 1 vì vậy tổn thất điện áp và công suất khi vận hành bìnhthường được tính như phương án 1

Bảng tổn thất của phương án 2:

dây

Tổn thất ∆P (MW)

Tổn thất ∆Q (MVAr)

Tổn thất ∆U (%)

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng: P = 1.6561 MW

Phần trăm tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án là: N - 3 U% = 5,4042 % Trong trường hợp sự cố tổn thất điệp áp lớn nhất là U% = 6,5502% không vượt

quá phạm vi cho phép

Trang 40

II - TÍNH TOÁN

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm là ítnhất Phí tổn tính toán hàng năm cho mỗi phương án được tính theo biểu thức

Z = (a vh + a tc ).K +c.A

K: Vốn đầu tư của mạng điện

avh: Hệ số vận hành sửa chữa phục vụ mạng điện

atc: Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ

c: Tiền 1 kW điện năng

A: Tổn thất điện năng

Lập bảng chi phí đầu tư Phương án 1:

Tiền đầu tư 1 km

USD)

Tiền đầu tư toàn

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	4,49 MB

Do an thiet ke mang dien 110kv (tan 10 2014)

Trạm biến áp tại nút 6