Đồ án tốt nghiệp Lưu quang thành

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN Họ tên sinh viên: Lưu Quang Thành Lớp:D5H4 I Đề tài: 1.Thiết kế lưới điện khu vực II Sơ đồ thiết kế lưới Sơ đồ địa lý Phụ tải: Tmax=5000h Phụ tải Pmax cos φ Điều chỉnh điện áp Loại hộ phụ tải Điện áp thứ cấp(kV) 38,6 36,9 40,4 38,7 36,8 40,1 36,2 40,5 40,3 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 KT KT KT KT KT KT KT KT KT I I I I I I I I I 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Nguồn điện: GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành - Nguồn 1: Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn, cosφ=0,85 - Nguồn 2; Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 3x100MW, Uđm=10,5, cosφ=0,85 Giá 1kWh điện tổn thất : 500đồng/kWh GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành LỜI NÓI ĐẦU Ngày kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng khơng ngừng mà Hệ thống điện đặt phải đáp ứng đủ nhu cầu ngày cao Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, mạng điện hộ tiêu thụ điện liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Hệ thống điện phần hệ thống lượng đặc biệt nên có tính chất vơ phức tạp, điều thể tính đa tiêu biến đổi, phát triển không ngừng Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện cho phát triển kinh tế xã hội địa phương nói riêng tồn quốc nói chung, đồng thời đảm bảo tiêu kinh tế, kỹ thuật đề Đồ án tốt nghiệp sinh viên ngành Hệ thống điện thơng qua việc tính tốn thiết kế lưới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại kiến thức học truờng xây dựng cho sinh viên kỹ cần thiết trình thiết kế lưới điện Đồ án tốt nghiệp gồm phần: Phần I : Thiết kế mạng lƣới điện khu vực Phần II: Nghiên cứu số ứng dụng QHTT quy hoạch phát triển hệ thống điện Qua đồ án tốt nghiệp em vô biết ơn giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Văn Điệp thầy cô giáo khoa Hệ thống điện giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Vì thời gian kiến thức có hạn, q trình thực khơng tránh khỏi sai xót Kính mong bảo góp ý thầy, cô môn để đồ án em tốt Em xin chân thành cảm ơn Hà nôi, tháng 11 năm 2014 Sinh viên Lưu Quang Thành GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành CHƢƠNG I : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI Trong công tác thiết kế mạng điện, việc cần phải nắm thông tin nguồn phụ tải nhằm định hướng cho việc thiết kế Cần phải xác định vị trí nguồn điện, phụ tải, công suất dự kiến xây dựng, phát triển trong tương lai Xác định nhu cầu điện thời gian kế hoạch bao gồm tổng công suất đặt lượng điện tiêu thụ hộ phụ tải, từ định hướng cho việc thiết kế kết cấu mạng điện 1.1 Nguồn điện 1.1.1 Hệ thống điện Hệ thống điện có cơng suất vô lớn, hệ số công suất hệ thống cos = 0,85 Hệ thống có cơng suất phát vơ lớn, nên có nhiệm vụ phát cơng suất thiếu phía Nhà máy nhiệt điện cung cấp không đủ cho phụ tải cố tổ máy phát Vì cần có liên hệ hệ thống nhà máy điện để 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, hệ thống có cơng suất vơ lớn chọn hệ thống nút cân công suất nút sở điện áp Ngoài hệ thống có cơng suất vơ lớn không cần phải dự trữ công suất nhà máy điện, nói cách khác cơng suất tác dụng phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện 1.1.2 Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy Mỗi tổ máy có: Cơng suất định mức: Pđm = 1000 MW Hệ số công suất: cos = 0,85 Tổng công suất định mức nhà máy là: PF = x 100 = 300 MW Nhiên liệu NĐ than đá, dầu khí đốt Hiệu suất nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30- 40%) Đồng thời công suất tự dùng NĐ thường chiếm khoảng 6-15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy nhiệt điện, nhà máy làm việc ổn định phụ tải P ≥ 70% Pđm công suất phát kinh tế từ (80 90)%, phụ tải P < 30% Pđm, máy phát ngừng làm việc Khi thiết kế ta chọn công suất phát kinh tế 85% Pdm , nghĩa là: GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành 85 3.100 255MW 100 Pkt Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng máy phát để bảo dưỡng, MF lại phát 85% cơng suất định mức Nghĩa Pkt=170 MW Khi cố ngừng MF, 2MF lại phát 100% Pdm Nghĩa là: PF 2.100 200MW Phần công suất thiếu chế độ vận hành cung cấp từ hệ thống 1.2 Các số liệu phụ tải Hộ phụ tải loại I gồm tất hộ: phụ tải (1,2,3,4,5,6,7,8,9) quan trọng có yêu cầu cung cấp điện liên tục Nếu xảy tượng điện gây hậu thiệt hại nghiêm trọng an ninh, trị Vì phải có dự phòng chắn Mỗi phụ tải phải cấp điện mạch, để đảm bảo cấp điện liên tục đảm bảo chất lượng điện Do khoảng cách nhà máy phụ tải tương đối lớn nên ta dùng đường dây không để dẫn điện - Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền yêu cầu khả dẫn điện ta dùng loại dây dẫn AC để truyền tải điện Tất phụ tải hộ loại I có hệ số cos 0.88 tan 0.54 Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax=5000h Phụ tải cực tiểu 70% phụ tải cực đại Xét Hộ tiêu thụ 1: ta có P1 38.6 S1 Q1 P12 Q12 P1min 70% Pmax P1min 27.02 S1min P1.tan 38, 6.0,54 20,844( MVAr ) 38,62 20,8442 43,868(MVA) 70 38, 27, 02( MW) 100 Q1min 2 P1min Q1min P1min tan 27,02.0,54 14,591( MVAr ) 27,022 14,5912 30,708( MVA) Làm tương tự với hộ tiêu thụ lại ta có: GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Bảng 1.1 Giá trị công suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu Hộ tiêu Pmax+jQmax Smax Pmin+ j Qmin Smin thụ (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) 38,6 + j20,844 43,868 27,02+ j14,591 30,708 36,9 + j19,926 41,936 25,83 + j13,948 29,355 40,4 + j21,816 45,914 28,28 + j15,271 32,14 38,7 + j20,898 43,982 27,09+ j14,629 30,787 36,8 + j19,872 41,823 25,76 + j13,91 29,276 40,1 + j21,,654 45,573 28,07 + j15,158 31,901 36,2 + j19,548 41,141 25,34 + j13,684 28,799 40,5 + j21,87 46,028 28,35 + j15,309 32,22 40,3+ j21,762 45,8 28,21 + j15,233 32,06 Tổng 348,5+j188,19 GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp 243,95+j131,733 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành CHƢƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT –XÁC ĐỊNH PHƢƠNG THỨC VẬN HÀNH VÀ XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN 2.1.Cân công suất tác dụng Phương trình cân cơng suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống điện thiết kế có dạng: PND+PHT = Ptt = m∑Pmax + ∑ΔP + Ptd + Pdt Trongđó: PND - Tổng công suất Nhà máy nhiệt điện phát Vì nhà máy nhiệt ,nên cơng suất phát thường nằm khoảng (80%÷90%) cơng suất định mức.Ở ta chọn 85% công suất định mức PND =85% Pđm =85%.3.100 = 255 MW PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống m - Hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại ( m=1) Pmax - Tổng công suất phụ tải chế độ cực đại Pmax = 348,5 MW ΔPt.th - Tổng tổn thất mạng điện, tính sơ lấy: ΔPt.th =5% Pmax =5%.348,5 = 17,425 MW Ptd - Công suất tự dùng nhà máy điện, lấy 10% tổng công suất đặt nhà máy Ptd = 10% Pđm =0,1.3.100 = 30 MW Pdt - Cơng suất dự trữ hệ thống Bởi hệ thống điện có cơng suất vơ lớn nên cơng suất dự trữ lấy hệ thống, nghĩa Pdt = Ptt- công suất tiêu thụ mạng điện Vậy chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho phụ tải bằng: Ptt = m Pmax + ΔPt.th + Ptd + Pdt = 348,5 + 17,425 + 30 = 395,925 (MW) Vậy công suất hệ thống phát là: PHT = Ptt – PND = 395,925 – 255 = 140,925 (MW) Nếu mạng điện thiết kế có nhà máy điện, cần chọn nhà máy điện làm nhiệm vụ cân cơng suất HT, nhà máy điện lại phát công suất theo dự kiến GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành 2.2.Cân công suất phản kháng Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản suất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân đòi hỏi khơng công suất tác dụng mà công suất phản kháng Sự cân cơng 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 cơng suất tiêu thụ điện áp mạng tăng, ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế có dạng: QF + QHT = Q tt = må Qmax + å ΔQL - å QC + å Qb + Q td + Qdt (0.1) Trong đó: QF – tổng cơng suất phản kháng nhà máy phát Với cosφF = 0,85  tg F = 0,62 QF = PF.tan φ F = 255.0,62 = 158,1 MVAr QHT – công suất phản kháng hệ thống cung cấp Với cos φ HT = 0,85  tg HT = 0,62 QHT = PHT.tan φ HT = 140,925.0,62 = 87,374 (MVAr) m å Qmax - Tổng công suất phản kháng chế độ phụ tải cực đại phụ tải Với m=1 Qmax = 188,19 MVAr QL - Tổng tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện QC - Tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra, tính sơ lấy QL QC QB - Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp hệ thống, tính tốn sơ lấy Qb 15% Qmax =15% 188,19 = 28,229 MVAr Qtd - Công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện cos φ td =0,75  tan φ td =0,882 GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Qtd = Ptd.tg φ td = 30.0,882 = 26,46 MVAr Qdt - Công suất phản kháng dự trữ hệ thống, cân sơ lấy 15% tổng công suất phản kháng phần bên phải phương trình (2.2) Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt lấy hệ thống nghĩa Qdt =0 Tổng công suất tiêu thụ mạng điện: Qtt= Qmax + Qb + Qtd=188,19+28,229+26,46=242,879(MVAr) Tổng công suất phản kháng hệ thống nhiệt điện phát bằng: QF+QHT=158,1+87,374=245,474(MVAr) Ta thấy công suấ phản kháng nguồn cung cấp lớn công suất phản kháng tiêu thụ Vì khơng cần bù cơng suất phản kháng mạng thiết kế 2.3 Chế độ phụ tải cực tiểu Ở chế độ này,chúng ta cho ngừng máy phát để bảo dưỡng, máy phát lại phát 85%.Pđm, nghĩa Tổng cơng suất phát nhà máy nhiệt điện là: PF = 85%.2.100 = 170 MW PPTmin =243,95 MW Ở chế độ ta có tổng cơng suất u cầu là: Pycmin = PPTmin + Ptd + ΔPt.th = 243,95 + 30 + 0,05.243,95 = 286,148 MW Như phần công suất hệ thống cung cấp vào khoảng : PHT = 286,148-170 = 116,148 MW 2.4 Chế độ cố Khi cố đường dây hay MBA ta cho tổ máy phát 85% cơng suất xảy cố tổ máy phía nhiệt điện ta cho tổ máy lại phát cơng suất 100%Pđặt tổ máy, phần thiếu lấy từ hệ thống Ở chế độ ta có tổng cơng suất yêu cầu là: Pyc = Pmax + Ptd + ΔPt.th = 348,5 + 30 + 5%.348,5 = 395,925 MW Công suất phát nhà máy là: PF = 100% 2.100 = 200 MW Như phần công suất hệ thống cung cấp : PHT = 395,925 – 200 = 195,925 MW GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Bảng 0.1 Phương thức vận hành nhà máy nhiệt điện Chế độ vận hành Pyc(MW) Phụ tải cực đại 395,925 Phụ tải cực tiểu 286,148 Chế độ cố 395,925 Nhà máy nhiệt điện tổ máy làm việc(85%) Phát 255 MW tổ máy làm việc(85%) Phát 170 MW tổ máy làm việc(100%) Phát 200 MW Hệ thống Phát 140,925 MW Phát 116,148 MW Phát 195,925 MW 2.5.Xây dựng phƣơng án Các tiêu kinh tế - kỹ thuật mạng điện phụ thuộc nhiều vào sơ đố Vì sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết chất lượng điện yêu cầu hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn vận hành, khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải Trong thiết kế nay, để chọn sơ đồ tối ưu mạng điện người ta sử dụng phương pháp nhiều phưng án Từ vị trí cho phụ tải cá nguồn cung cấp, cần dự kiến số phương án phương án tốt chọn sở so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án Khơng cần dự kiến nhiều phương án Sauk hi phân tích tương đối cẩn thận dự kiến đến phương án hợp lý nhật Đồng thời cần ý chọn sơ đồ đơn giản Các sơ đồ phức tạp chọn trường hợp sợ đồ đơn giản không thoản mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật Những phương án để lựa chọn để tiến hành so sánh kinh tế phương án thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật mạng điện Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu mạng độ tin cậy chất lượng cao điện cung cấp cho hộ tiêu thụ Để thực yêu cầu đọ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I, ta phải sử dụng đường dây mạch mạch vòng GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Thay số vào ta có: Z2 101,98.( I12 I 21 ) 85,15.( I13 I31 ) 228,04.( I14 I 41 ) 225,89.( I15 I51 ) 150,75.( I16 I 61 ) 64,03.( I17 I 71 ) 178,68.( I18 I81 ) 123,49.( I 23 I32 ) 164,92.( I 24 I 42 ) 180,07.( I 25 I52 ) 173,57.( I 26 I 62 ) 53,85.( I 27 I 72 ) 156,6.( I 28 I82 ) 173,35.( I34 I 43 ) 159,14.( I35 I53 ) 65,76.( I36 I 63 ) 71,06.( I37 I 73 ) 104,04.( I 38 I83 ) 40,3.( I 45 I54 ) 157,88.( I 46 I 64 ) 166,43.( I 47 I 74 ) 85,59.( I 48 I84 ) 130.( I56 I 65 ) 169,19.( I57 I 75 ) 58,31.( I 58 I85 ) 127,77.( I 67 I 76 ) 72,8.( I 68 I86 ) 131.( I 78 I87 ) b Lập hệ phương trình ràng buộc Ta có: I1 I2 I3 I4 I5 I6 I8 - P1 3.U cos P2 3.U cos 0, 29 kA pt1 50 3.110.0,9 0, 26 kA pt 44 3.110.0,9 0, 27 kA pt 47 3.110.0,9 0, 29 kA pt 50 3.110.0,9 0, 26 kA pt 44 3.110.0,9 0, 28 kA pt 48 3.110.0,9 0,96 kA pt 165 3.110.0,9 P3 3.U cos P4 3.U cos P5 3.U cos P6 3.U cos P8 3.U cos Lấy nhà máy điện thứ ( tương ứng với nút thứ sơ đồ) làm nút cân cơng suất Suy ta có hệ phương trình Kieecshop nút sau: +) Nút phụ tải 1: GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp 96 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành i21 i31 i41 i51 i61 i71 i81 i12 i13 i14 i15 i16 i17 i18 i1 =0,29 +) Nút phụ tải 2: i12 i32 i42 i52 i62 i72 i82 i21 i23 i24 i25 i26 i27 i28 i2 0, 26 +) Nút phụ tải 3: i13 i23 i43 i53 i63 i73 i83 i31 i32 i34 i35 i36 i37 i38 i3 0, 27 +) Nút phụ tải 4: i14 i24 i34 i54 i64 i74 i84 i41 i42 i43 i45 i46 i47 i48 i4 0, 29 +) Nút phụ tải 5: i15 i25 i35 i45 i65 i75 i85 i51 i52 i53 i54 i56 i57 i58 i5 0, 26 +) Nút phụ tải 6: i16 i26 i36 i46 i56 i76 i86 i61 i62 i63 i64 i65 i67 i68 i6 0, 28 +) Nút phụ tải 8: i18 i28 i38 i48 i58 i68 i78 i81 i82 i83 i84 i85 i86 i87 i8 0,96 GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp 97 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Điệp SVTH: Lưu Quang Thành ... dây HT-9, ta có bảng sau: GVHD: T.S Nguyễn Văn Điệp 14 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Bảng 3.3 Thông số đường dây phương án Đường dây ht-9 ht-8 ht-5 ht-4 nd-5 nd-7 nd-6 nd-1 nd-2 nd-3 S... Nguyễn Văn Điệp 27 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Bảng 3.17 Điện áp đường dây phương án Đường dây HT-9 HT-8 9-8 HT-4 HT-5 ND-5 ND-7 ND-6 ND-3 ND-2 ND-1 CS truyền tải (MVA) 44,529+j24,046... nghiệp SVTH: Lưu Quang Thành Ta xác định chiều dài đường dây phương án Bảng 3.13 Chiều dài đường dây phương án Đường dây l (km) HT-9 HT-8 60,828 80,623 HT-4 60 HT-5 ND-5 ND-6 6-7 ND-1 ND-3 3-2 50,99