Đồ án TÍNH TOÁN và THIẾT kế cụ THỂ, TÍNH TOÁN lựa CHỌN dây dẫn và NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG dây PHÂN PHỐI 22kv

Đồ Án Hệ Thống Điện Khoa GVHD: Nguyễn Đăng Mục Lục Trang Chương 1: TÓM TẮT SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT .1 I MỞ ĐẦU 1.1 VAI TRÒ CỦA NGUỒN ĐIỆN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẤT NƯỚC 1.2 CÁC DẠNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG 1.2.1 Nhà mát Thủy Điện 1.2.2 Nhà Máy nhiệt điện 1.2.3 Nhà Máy Điện Nguyên tử .1 1.2.4 Một số nguồn lượng khác 1.3 CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 1.4 CÁC SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TRONG MẠNG ĐIỆN .2 1.4.1.Sơ đồ hình tia 1.4.2 Sơ đồ mạng vòng 1.4.3 Sơ đồ mạng lưới II LỰA CHỌN ĐƯỜNG DÂY VÀ TÍNH TỔN THẤT CHO ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV 2.1 Tính tốn sụt áp cho đường dây 22 kV 2.2 Tính tốn lựa tiết diện cho đường dây III BÙ CÔNG SUẤT CHO ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV 3.1 Bù tụ dọc 3.2 Tụ bù ngang IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO HỆ THỐNG PHÂN PHỐI 4.1 Nguyên nhân 4.2 Các hậu ngắn mạch 4.3 Cách khắc phục dòng điện ngắn mạch 4.4 Mục đích tính tốn ngắn mạch 4.5 Các cơng thức tính tốn ngắn mạch hệ thống điện phân phối 4.6 Phố hợp thiết bị bảo vệ 10 4.6.1 Cầu chì 10 4.6.2 Recloser .11 5.Tính tốn tổn thất cơng suất 12 Chương 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CỤ THỂ, TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV 17 I TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN 17 SVTH: Lê Tấn Đạt Trang i Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa 1.1 Tính sụt áp lựa chọn dây dẫn: 17 1.2 Tính thông số đầu gửi đường dây phân phối 22kV 19 II TÍNH TỐN NGẮN MẠCH CHO ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV 2.1 Tính ngắn mạch hai nút S1,S2 20 2.2 Tính tốn tổn thất cơng suất điện 26 2.2.1 Tính tổn thất công suất 26 2.2.2 Tính tốn tổn thất điện 28 3.3.Chọn dao cách ly 31 3.4 Dùng phần mềm kiểm tra lại lí thuyết 32 III.TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 SVTH: Lê Tấn Đạt Trang ii Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Chương 1: TÓM TẮT SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT I Mở Đầu I.1 VAI TRÒ CỦA NGUỒN ĐIỆN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẤT NƯỚC Điện đóng vai trị quan trọng phát triển đất nước, xem nguồn lượng Trong tất ngành Công nghiệp, Nông nghiệp, sinh hoạt đời sống người cần đến điện Và đặc biệt Việt Nam bước đưa đất nước bước Cơng Nghiệp Hóa-Hiện Đại Hóa đất nước Do nguồn điện quan trọng ngành Kinh tế I.2 CÁC DẠNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG : I.2.1 Nhà máy Thủy điện: Nguyên lý sử dụng lượng tốc độ chảy dịng nước để làm quay Tuabi Quá trình trình chuyển đổi lượng Thủy -> Cơ -> Điện Do điều kiện sử dụng độ dốc sơng ngịi lớn, mà đặc thù Việt Nam sơng ngịi nhiều nên Thủy điện thuận lợi Như nhà máy Sơn La (4200 MVA), Hịa Bình (1920 MVA), Vốn đầu tư Thủy điện lúc xây dựng cịn vận hành khơng tốn nhiện liệu Nhiệt điện Ngồi ra, hiệu suất Thủy điện cao khoảng 85%-90% giá thành điện thấp I.2.2 Nhà máy Nhiệt điện: Sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch như: dầu, than đá, để biến đổi điện dùng nguồn lượng đốt dùng nước làm quay Tuabin Nguồn lượng chiếm nhiều chi phí xây dựng không cao, thời gian xây dựng nhanh chí phí vận hành cao so với Thủy điện Một số nhà máy: Thủ Đức (165 MVA), Cần Thơ (150 MVA), Và hiệu suất không cao khoảng 30%-40% I.2.3 Nhà máy điện nguyên tử: Nhà máy điện nguyên tử tương tự nhà máy Nhiệt điện phương diện biến đổi lượng, tức dùng phản ứng phân hủy hạt nhân Uranium biến thành sau thành điện Tuy nhiên chất phóng xạ nguy hiểm, nước tiên tiến thường dùng lượng Còn Việt Nam chưa có đủ khả xây dựng Theo chủ trương phủ tới 2020 Việt Nam thức có nhà máy điện ngun tử đưa vào mạng điện hệ thống Quốc Gia I.2.4 Một số nguồn Năng lượng khác: SVTH: Lê Tấn Đạt Trang Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Ngoài nguồn lượng nguồn khác như: lượng gió, lượng mặt trời, lượng địa nhiệt, lượng từ sóng biển, I.3 CÁC YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI: Việc thiết kế mạng điện phân phối cần đảm bảo yếu tố sau: - Đảm bảo độ bền cho đường dây vững an toàn - Cung cấp điện mang tính liên tục - Chọn thiết bị đóng cắt hợp lý đảm bảo an toàn cho hệ thống xảy cố - Điện cung cấp chất lượng tốt, đảm bảo chênh lệch điện áp tần số khung cho phép khoảng 5% - Hiệu suất truyền tải cao - Đảm bảo điều kiện kinh tế, vốn đầu tư chi phí vận hành thấp - Có khả phát triển tương lai 1.4 CÁC SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TRONG MẠNG ĐIỆN: 1.4.1 Sơ đồ hình tia: Đối với mạng phân phối dạng hình tia thường sử dụng cho xã, vùng nông thôn hay phụ tải không quan trọng thuộc nhóm loại Về mặt ưu điểm: mạch đơn giản, chi phí rẻ Nhược điểm: độ tin cậy thấp, sụt áp vượt mức cho phép, ngồi gặp cố bị gián đoạn cho nhánh vùng rộng 1.4.2 Sơ đồ mạng vòng: Thường cấu tạo mạch vòng thường kích cỡ Thường dây dẫn chọn theo điều kiện tải chế độ bình thường Khi cố xảy máy cắt tác động, máy cắt trì trạng thái cố tách hai phía Mạch vịng thiết kế cho hộ quan trọng SVTH: Lê Tấn Đạt Trang Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa 1.4.3 Sơ đồ dạng lưới: Mạng điện cung cấp điện với nhiều hướng khác tổn thất đường dây dạng lưới nhỏ dạng hình tia Mạng điện hình lưới độ tin cậy cao dạng hình tia mạch vòng, thiết kế lại phức tạp nhiều dạng tia vòng II LỰA CHỌN ĐƯỜNG DÂY VÀ TÍNH TỔN THẤT CHO ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV II.1 Tính tốn sụt áp cho đường dây 22 kV Mạng điện phân phối mắc nhiều phụ tải mắc trực tiếp không qua máy biến áp nên yêu cầu điện chặt chẽ nên chọn tiết diện quan trọng đảm bảo U cp =35kV chọn x0=0.4  / km Hoặc : x0= fL 2fL , L=2*10-4*ln D D m D D s m : khoảng cách trung bình hình học dây pha (m) s : Bán kính trung bình hình học dây dẫn (mm) Việc tính tiết diện tính theo nhiều cách sau: - Cách 1: Trên đường dây có P,Q đường trục ta tính dịng I tt  điện I cách: S *U  p Q *U , sau dựa vào dịng điện ta tra bảng tính dịng cho phép lớn dịng tình tốn với nhiệt độ đường dây 25 0C ( điều kiện bình thường) Nếu nhiệt độ lớn nhỏ ta phải nhân thêm hệ số K nhietdo - Cách 2: Khi đường dây trục ta tính sụt áp điện trở gây hệ thống điện Sau ta dùng cơng thức sau: / U cp  r  Pi Li   F  Pi Li nên F   / * U đm U đm U cp U đm  P L i i U //  x0  Q * Li i U đm - Cách 3: Chọn theo mật độ dòng kinh tế Dây dẫn Thời gian sử sụng công suất cực đại Tmax 1000-3000 3000-5000 >5000 Đồng 2.5 2.1 1.8 Nhôm hay ACSR 1.3 1.1 1.0 Lúc Imax= S max 3U đm F tt  I max j kt Với: Imax dòng điện cực đại Smax công suất phụ tải cực đại Uđm điện áp định mức hệ thống Và tính tốn dịng điện dây phát nóng sau: I maxR=3.75x10 -3m Ta tính thông số đường dây nút S1,S2 S3 - Tại nút S1: r0=0.906 Ω/km, R=r0*l=0.906*0.1=0.0906 Ω X=x0*l=0.388*0.1=0.0388 Ω - Tại nút S2: R=r0*l=0.906*1=0.906 Ω X=x0*l=0.388*1=0.388 Ω - Tại nút S3: R=r0*l=0.906*0.2=0.181 Ω X=x0*l=0.388*0.2=0.078 Ω Ta tính tổng trở thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không hệ thống phân phối - Thứ tự thuận thứ tự nghịch: Z1=Z2=r + jx=0.906+0.388j Ω/km - Thứ tự nghịch: r x 4 4 r  3* *2*10 0.906  3* *1002 *10 1.054  / km 6 *  *10 * ln  dm 0.779*r* 6 *100 *10-4 * ln 660*20 0.779*0.00375*1.32 2.33  / km Trong :  max k *  , km hệ sô mùa  điện trở đất vùng sau: - Vùng đồng điện trở    S S đm * (8760  t2 ) * ti + Tổn thất cuộn dây với tỷ số 100/100/100:   P 0.5  P  P 0.5  P  P  P  P  P   P NC 0.5  P NCT   P NCH   P NTH NT NCT NH NCH NTH NCH NTH NCT Khi khơng có đồ thị phụ tải tính tổn thất điện xác định sau: 2 AB n * P0 * 8760  n* S12 đm ( PNC S max C * C  PNT S max C *  T  PNC S max H * H Nếu tỉ lệ công suất: 100\100\66.7 100\66.7\100 66.7% cuộn tổn thất cơng suất hay tổn thất điện chia cuộn bình phương với hệ số 0,67 hệ số  máy biến áp tự ngẫu Như cuộn :100\100\66.7 2 AB n * P0 * 8760  n*S12 đm (PNC S max C * C  PNT S max C * T  PNC S max H *  H 0.67 + Máy biến áp tự ngẫu:  P NC 0.5  P NCT  ( P NCH   P NTH  )     P NT 0.5  P NCT  ( P NTH   P NCH )     P NH 0.5 ( P NCH   P NTH )   P NCT    + Tổn thất điện khơng có đồ thị phụ tải: 2 AB n * P0 * 8760  n*S12 đm (PNC *  S maxC  * C  PNT *  S maxT  * T  PNC *  S max H  * H  S đmB   S đmB   S đmB  SVTH: Lê Tấn Đạt Trang 30 Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Tổn thất cơng suất điện năm tính sau: + Đường dây: + Đoạn RS1=r0*l=0.0906  Tmax=4500h  =(0.124+10-4*Tmax)2*8760=2886h  P S  S2 * R S 10022.172 * 0.0906 1.87 x10  kW U đm  AS1  P S * 1.87 * 2,886 5.4kWh + Đoạn RS1S2=r0*l=0.906  Tmax=4500h  =(0.124+10-4*Tmax)2*8760=2886h  P S 1S  S2 * R S1S 10022.172 * 0.906 18.78 x10 kW U đm  AS 1S  P S 1S * 18.78 * 2,886 54.2kWh + Đoạn RS2S3=r0*l=0.181  Tmax=4500h  =(0.124+10-4*Tmax)2*8760=2886h  P S S  S2 * R S S  400 * 0.181 59.84 x10 kW 22 U đm  AS S  P S S * 59.84 * 2,886 172.7kWh Vậy tổn thất toàn đường dây là:  A  S S1   S S 1S   S S S 5.4  54.2  172.7 232.3kWh Tổn thất máy biến áp: SVTH: Lê Tấn Đạt Trang 31 Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Máy máy AB1 nP0 * 8760  nPN   * S S đm 17  * 2886 2 * 0.45 * 8760  * 2.2 *  100 180 11816 6kWh Máy thứ 3: AB P0 * 8760  PN   * S S đm 1.15 * 8760  6.04 *  400  * 2886 600 17821.3kWh Vậy tổn thất toàn đường dây là:  A  A B1  A B2  A B3 17821.3  11816 29637.9kWh Như kiểm tra sổ tay thiết bị điện ta có cầu chì bảo vệ sau: Loại Uđm(kV) Iđm(A) Inmax(kA) IN11-3s (kA) Tổn hao công suất 3GD1 401-4B 24 40 25 35 3GD1 401-4B 24 40 25 35 3GD1 403-4B 24 16 40 62 33 3.3 Chọn dao cách ly: Chọn dao cách ly cho đoạn 2-3: - Các yếu tố ảnh hưởng đến chọn dao cách ly: + Điện áp: 22kV + Dòng điện cực đại: Imax= S 3* U dm  960 * 22 =25.19 A + Dòng điện ngắn mạch lớn : IN=10207.2 A Dao cách ly Nga sản xuất: Loại Un (kV) In (A) Ixk(kA) Iod/s PBP- -24/8000 24 12000 80 112/4 Kiểm tra thơng số tính tốn thơng số định mức thiết bị: SVTH: Lê Tấn Đạt Trang 32 Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa + Dòng điện cưỡng qua dao cách ly dịng qua tải máy biến áp: Icb=IqtBA=1.4*IđmBA=1.4 960 *22 35.27 A + Dịng điện cung kích ngắn mạch: Ixk=1.8*I//* =1.8*1.141*10207.2=25983.3 (A) Tất thiết bị làm việc trạng thái bình thường 3.4 Dùng phần mềm ta kiểm tra lại tổn thất cơng suất dịng ngắn mạch: Theo tính tốn: Nút Độ sụt áp(%) Dịng điện ngắn mạch 0.019 632.22 0.157 604.8 0.024 599.59 Ghi Mơ hình hóa qua phần mềm: SVTH: Lê Tấn Đạt Trang 33 Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Sụt áp đường dây ngắn mạch: Ta có bảng số liệu sau: SVTH: Lê Tấn Đạt Trang 34 Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Nút Độ sụt áp(%) Dòng điện ngắn mạch 0.01 500 0.1 480 0.12 470 Ghi Ta có số liệu tính tốn lý thuyết phần mềm gần Nguyên nhân chọn điện trở chạm kết ngắn mạch khơng xác với phần mềm TÀI KIỆU THAM KHẢO Phan Thanh Bình, Hồ Văn Hiến, Nguyễn Hoàng Việt, năm 2003, Thiết Kế Hệ Thống Điện,NXB Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Giáo trình Cung cấp điện, NXB Giáo dục TS Trần quang khánh, tập Cung cấp điện, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Hồng Việt, Các tốn tính tốn ngắn mạch bảo vệ rơle hệ thống điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh SVTH: Lê Tấn Đạt Trang 35 ... Trang 16 Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa Chương 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CỤ THỂ TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV I TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN: 1.1 Tính. . .Đồ Án Hệ Thống Điện GVHD: Nguyễn Đăng Khoa 1.1 Tính sụt áp lựa chọn dây dẫn: 17 1.2 Tính thơng số đầu gửi đường dây phân phối 22kV 19 II TÍNH TỐN NGẮN MẠCH CHO ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV. .. dòng ngắn mạch 4.4 Mục đích tính tốn ngắn mạch: - Tính tốn để lựa chọn thiết bị bảo vệ đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc chế độ an tồn tác động dịng điện ngắn mạch - Tính tốn để lựa chọn thiết