Đồ án mẫu môn Lưới điện - Đại học Điện Lực

Đồ án mẫu môn Lưới điện - Đại học Điện Lực

Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ,đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện trong tất cả các lĩnh vực tăng cường không ngừng. Một lực lượng đông đảo cán bộ kĩ thuật trong và ngoài ngành điện đang tham gia thiết kế, lắp đặt các công trình điện. Sự phát triển của ngành điện sẽ thúc đẩy nền kinh tế nước ta phát triển. Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng. Nó góp phần vào sự phát triển của ngành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển. Trong phạm vi của đồ án này trình bày về thiết kế môn học lưới điện. Đồ án gồm 6 chương : Chương 1 : Tính toán cân bằng công suất và xây dựng phương án Chương 2 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Chương 3 : Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính. Chương 4 : Tính toán chế độ xác lập của lưới điện Chương 5 : Tính toán lựa chọn đầu phân áp. Chương 6 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Để thực hiện các nội dung nói trên đồ án cần xử lí các số liệu tính toán thiết kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kĩ thuật, vạch các phương án và lựa chọn phương án tối ưu nhất. Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy giáo PGS-TS Phạm Văn Hòa đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này . 1 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 Hà Nội,Tháng 5 Năm 2011 Sinh Viên Đỗ Duy Thanh CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN I. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như là phương thức vận hành của nhà máy điện hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí và tính chất của nguồn cung cấp điện. Nguồn cung cấp điện cho các hộ phụ tải ở đây là một nguồn có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất của nguồn là Cosφ =0,85. Tổng công suất của các hộ tiêu thụ ở chế độ phụ tải cực đại là 195 MW. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại (136,5 MW). Trong 6 hộ phụ tải thì có 3 hộ phụ tải yêu cầu có mức đảm bảo cung cấp điện ở mức cao nhất ( 1, 3, 6 ) nghĩa là không được phép mất điện trong bất cứ trường hợp nào, vì nếu mất điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm trọng. Ba hộ phụ tải còn lại có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện thấp hơn ( hộ loại hai ) – là những hộ phụ tải mà việc mất điện không gây hậu quả nghiêm trọng. Thời gian sử dụng công suất cực đại của các hộ phụ tải là Tmax = 5000h Ta có bảng số liệu tổng hợp về phụ tải như sau : Phụ tải Max Min Cosφ P Q P Q 0,85 1 30 18,6 21 13,02 0,85 2 38 23,56 26,6 16,49 0,85 2 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 3 40 24,8 28 17,36 0,85 4 25 15,5 17,5 10,85 0,85 5 34 21,08 23,8 14,76 0,85 6 28 17,36 19,6 12,15 0,85 ∑ 195 120,9 136,5 84,63 Qmax = Pmax.tgφ Qmin = Pmin.tgφ Cosφ = 0,85 0,62tg ϕ ⇒ = II. Tính toán cân bằng công suất Khi thiết kế mạng điện thì một trong các vấn đề cần phải quan tâm tới đầu tiên là điều kiện cân bằng giữa công suất tiêu thụ và công suất phát ra bởi nguồn. Trong đồ án thiết kế môn học lưới điện việc cân bằng công suất ở đây được thực hiện trên một khu vực cụ thể, trong khu vực này có một nguồn điện công suất vô cùng lớn. Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng . Cân bằng công suất tác dụng cần thiết giữ ổn định tần số, còn để giữ được điện áp ổn định phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện nói chung và từng khu vực nói riêng. 1. Cân bằng công suất tác dụng. P m P P tram pti md ∆ = Σ +Σ (1) Mà pt Pm md P Σ= ∆ %5 (2) Trong đó: P tr a m : tổng công suất của trạm điện m: hệ số đồng thời. trong tính toán thiết kế lấy m=1 3 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 ∑P p t i : tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ m. ΣPptj = Ppt1 + Ppt2 + Ppt3 + Ppt4 + Ppt5 + Ppt6 = 195 M W ∑P m d : tổng tổn thất trên đường dây và máy biến áp của trạm Thay ( 2 ) vào ( 1) ta được. )(75,204)283425403830.(1.05,105,0)1( MW pti Pm pti Pm tram P =+++++=Σ+Σ=Σ⇒ 2. Cân bằng công suất phản kháng mba Q pti Qm bù Q ht tg tram P Σ∆+Σ= Σ + ϕ . pti Qm mba QMà Σ=Σ∆ .%15 ht tg tram Ptg pti Pm ht tg tram P pti Qm bù Q ϕϕϕ .15,1 15,1 −Σ=−Σ= Σ ⇒ Q 1,15.1.195.0,62 204,75.0,62 12,09 (MVAr) bù Σ = − = Ta dự kiến bù sơ bộ trên nguyên tắc là bù ưu tiên cho các hộ ở xa, có Cosφ thấp trước và chỉ bù đến Cosφ = 0,90 – 0,95 ( không bù cao hơn nữa vì sẽ không kinh tế và ảnh hưởng tới tính ổn định của hệ thống điện ). Còn thừa thì ta bù các hộ ở gần có Cosφ cao hơn và bù cho đến khi có Cosφ = 0,85 – 0,90. Công suất bù cho hộ tiêu thụ thứ i nào đó được tính như sau : bu i i moi Q Q P.tg = − ϕ Trong đó : Pi, Qi : Là công suất của hộ tiêu thụ trước khi bù. tgφ m oi : Được tính theo Cosφmoi - hệ số công suất của hộ thứ i sau khi bù. Ta chọn hai vị trí bù là 3 và 5 Bù 6,09 MVAr vào phụ tải 3 S pt3 = 40 + j(24,8 - 6,09) = 40+j18,71 Cosφ moi =0,906 Bù 6 MVAr vào phụ tải 5 4 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 S pt 5 =34+ j(21,08 – 6) = 34+j15,08 Cosφ moi =0,914 Ta có kết quả bù sơ bộ như sau: Phụ tải 1 2 3 4 5 6 P max (MVAr) 30 38 40 25 34 28 Q ma x (MVAr) 18,6 23,56 24,8 15,5 21,08 17,36 cosφ 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 Q’ ma x (MVAr) 18,6 23,56 18,71 15,5 15,08 17,36 Cosφ ’ 0,85 0,85 0,906 0,85 0,914 0,85 III. Xây dựng các phương án nối dây. 1. Dự kiến các phương án nối dây. Thực tế thì không có một phương án nhất định nào để lựa chọn sơ đồ nối dây cho mạng điện. Một sơ đồ nối dây của mạng điện có thích hợp hay không là do nhiều yếu tố quyết định như : Phụ tải lớn hay nhỏ, số lượng phụ tải nhiều hay ít, vị trí phân bố của phụ tải, mức độ yêu cầu về đảm bảo liên tục cung cấp điện, đặc điểm và khả năng cung cấp của nguồn điện, vị trí phân bố các nguồn điện….Hộ loại I được cung cấp điện bằng đường dây kép hoặc có hai nguồn cấp điện ( mạch vòng ). Hộ loại II thì chỉ cần cung cấp điện sử dụng mạch đơn. Sau khi tiến hành phân tích sơ bộ xong ta sẽ chọn ra 2 phương án để tiến hành tính toán cụ thể so sánh về mặt kĩ thuật Ta đưa ra 5 phương án nối dây để phân tích sơ bộ. Các phương án nối dây như các hình vẽ dưới đây: Phương Án 1: 5 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 Phương Án 2: Phương Án 3: 6 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 Phương Án 4: Phương Án 5: 7 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 2. Phân tích và giữ lại một số phương án để tính tiếp. Ta có : + Sơ đồ hình tia có ưu điểm là đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản; Các phụ tải không liên quan đến nhau, khi sự cố trên một đường dây không ảnh hưởng đến đường dây khác; Tổn thất nhỏ hơn sơ đồ liên thông. Tuy vậy sơ đồ hình tia có nhược điểm: khảo sát, thiết kế, thi công mất nhiều thời gian và tốn nhiều chi phí. + Sơ đồ liên thông có ưu điểm là thiết kế, khảo sát giảm nhiều so với sơ đồ hình tia; Thiết bị, dây dẫn có giảm chi phí. Tuy vậy nó có nhược điểm : Cần có thêm trạm trung gian, thiết bị bố trí đòi bảo vệ rơle; Thiết bị tự động hóa phức tạp hơn; Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia. 8 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 + Mạng kín có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp. Nhược điểm : Bố trí bảo vệ rơle và tự động hóa phức tạp, khi xảy ra sự cố tổn thất lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn. Dựa vào các ưu nhược điểm của các phương án trên, kết hợp với 5 phương án được xây dựng ở trên ta chọn phương án 3 và phương án 4 CÁC ĐỊNH HƯỚNG KỸ THUẬT CƠ BẢN Do khoảng cách giữa các nguồn cung cấp điện và các hộ phụ tải, hoặc giữa các hộ phụ tải với nhau tương đối xa nên ta sẽ dùng đường dây trên không để cung cấp điện cho các phụ tải. Và để đảm bảo về độ bền cơ cũng như khả năng dẫn điện ta sử dụng loại dây AC để truyền tải, còn cột thì sử dụng loại cột thép. Đối với những hộ loại I có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện ở mức cao nhất phải được cung cấp điện từ một mạch vòng kín hoặc đường dây có lộ kép song song. Còn đối với các hộ phụ tải loại II thì chỉ cần sử dụng một dây đơn để cung cấp tránh gây lãng phí. Khi chọn máy biến áp cho các trạm hạ áp của các hộ phụ tải thì đối với các hộ phụ tải loại I ta sẽ sử dụng hai máy biến áp vận hành song song, còn với hộ phụ tải loại II thì chỉ cần chọn một máy biến áp. + Mạng kín có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp. Nhược điểm : Bố trí bảo vệ rơle và tự động hóa phức tạp, khi xảy ra sự cố tổn thất lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn. 9 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 Dựa vào các ưu nhược điểm của các phương án trên, kết hợp với 5 phương án được xây dựng ở trên ta chọn phương án 4 và phương án 3 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT. Đối với mỗi phương án được giữ lại để so sánh về mặt kĩ thuật ta cần phải tính toán các nội dung như sau ;  Lựa chọn điện áp tải điện . Ta sử dụng công thức sau để xác định điện áp định mức của đường dây: 4,34. 16= + P U L n (kV) Trong đó : P : Là công suất truyền tải trên đường dây (MW). L: Là khoảng cách truyền tải (Km). n: Số lộ dây song song  Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện ( J kt ). I lv F kt J kt = Trong đó : I lv : Dòng điện làm việc chạy trên đường dây ( A ) 2 2 ijmax ijmax 3 .10 . 3. dm P Q I lv n U + = ( A ) Pijmax, Qijmax : Công suất tác dụng và phản kháng lớn nhất trên đường dây ij. n : số mạch đường dây. 10 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa . SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 Hà Nội,Tháng 5 Năm 2011 Sinh Viên Đỗ Duy Thanh CHƯƠNG. 5 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS Phạm Văn Hòa Đồ án môn học:Lưới điện II Trường ĐH Điện Lực-Lớp Đ3H2 Phương Án 2: Phương Án 3: 6 SV:Đỗ Duy Thanh GVHD:PGS.TS