Đồ án Đề Tài: Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 1 LỜI NÓI ĐẦU Lịch sử loài người đã và đang trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, các thế hệ tiếp nối nhau đổi mới. Trong quá trình phát triển và đi lên, con người đã phát minh ra và sử dụng nhiều dạng năng lương khác nhau để phục vụ cho các nhu cầu tất yếu của mình và cho toàn xã hội. Trong các dạng năng lượng đó thì điện năng là dạng năng lượng quan trong nhất và được sử d ụng rộng rãi nhất. Bên cạnh những ưu điểm nổi bật như: Dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, cơ năng, hoá năng, .), dễ truyền tải và phân phối, . điện năng còn có những đặc điểm đặc biệt khác với những nguồn năng lượng khác. Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ, nó x ảy ra rất nhanh, nói chung thì điện năng không tích trữ được vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện cần có sự cân bằng. Ngày nay, quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá nước ta đang diễn ra mạnh mẽ và trong tương lai không xa, nước ta sẽ trở thành một nước công nghiệp giàu mạnh. Trong quá trình phát triển đó thì công nghiệp điện lực giữ một vai trò đặc biệt quan trọng vì nó làm thoả mãn những nhu cầu đ iện phục vụ cho công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt hàng ngày tăng trưởng không ngừng. Vì vậy, làm đồ án " Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực" là một trong những nhiệm vụ cần làm của các sinh viên ngành Hệ Thống Điện. Trong đồ án này em xin trình bày những nội dung chính sau : 1. Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống 2. Chọn phương án hợp lý về kinh tế - kỹ thuật 3. Lựa chọn số lượng, công suất của các máy biến áp Sơ đồ nối dây của các trạm, vẽ sơ đồ toàn mạng điện 4. Tính công suất tối ưu của các thiết bị bù trong mạng 5. Tính các chế độ vận hành của lưới điện Chọn các đầu điều chỉnh điện áp 6. Tính toán giá thành tải điện của mạng điện. Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 2 Chương 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Cân bằng công suất trong hệ thống trước hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không? Sau đó sơ bộ định phương thức vận hành cho từng nhà máy trong hệ thống, trong các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sau sự cố. Để hệ thống điện làm việc ổn định ta cần cân b ằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng. I. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Trong đồ án ta giả thiết: + Nguồn điện đủ cung cấp cho nhu cầu công suất tác dụng + Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ trong hệ thống bằng không Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức: ΣP F = ΣP yc = m.ΣP pt +ΣΔP mđ + ∑ P td + ∑ P dt Trong đó: ΣP F : Tổng công suất phát ΣP yc : Tổng công suất yêu cầu m: Hệ số đồng thời (trong đồ án môn học lấy m = 1) ∑ P td : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống ∑ P dt :Tổng công suất dự trữ trong hệ thống (Trong phạm vi đồ án. lấy ∑ P td = 0, ∑ P dt = 0) ΣΔP mđ : Tổng tổn thất công suất trong mạng điện, ΣΔP mđ = 5%*ΣP pt ΣP pt :Tổng công suất các nút phụ tải *ΣP pt = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5 + P 6 = 32 + 34 + 30 + 28 + 26 + 28 = 178 (MW) * ΣΔP mđ = 5%*ΣP pt = 5%*178 = 8.9 (MW) Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 3 ⇒ ΣP F =ΣP yc = 178 + 8.9 = 186.9 (MW) II. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Cân bằng công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ổn định. Còn để giữ điện áp ổn định cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức: ΣQ F = ΣQ yc Trong đó: + ΣQ F là tổng công suất phản kháng phát ra trên lưới + ΣQ yc là tổng công suất phản kháng yêu cầu ΣQ F = ΣP F *tgϕ F cosϕ F = 0.85 ⇒ tgϕ F = 0.62 ⇒ ΣQ F = 186.9*0.62 = 115.878 (MVAr) ⇒∑Q yc = m*∑Q pt + ∑Q L - ∑Q C + ∑Q dt + ∑Q td + ∑Q ba Trong đó: ∑Q L : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây ∑Q C : Tổng tổn thất công suất do điện dung của các đường dây sinh ra (Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết ∑Q L = ∑Q C ) ∑Q dt : Tổng công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0) ∑Q td : Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0) ⇒ ∑Q yc = m*∑Q pt + ∑ΔQ ba ΣQ pt là tổng công suất phản kháng của phụ tải ΣQ pt = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 = P 1 *tgϕ 1 + P 2 *tgϕ 2 + P 3 *tgϕ 3 + P 4 *tgϕ 4 + P 5 *tgϕ 5 + P 6 *tgϕ 6 = tgϕ F *∑P pt = 178*0.48 = 85.44 (MVAr) ΣΔQ ba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên máy biến áp ΣΔQ ba = 15%*ΣQ pt = 15%*85.44 = 12.816 (MVAr) ⇒ ΣQ yc = 85.44 +12.816 = 98.256 (MVAr) Ta thấy ΣQ ycm < ΣQ F, nên 0 phải bù sơ bộ công suất phản kháng. Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 4 Chương 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ MẶT KỸ THUẬT - KINH TẾ Nguyên tắc chủ yếu nhất của thiết kế mạng là cung cấp điện kinh tế và đảm bảo ổn định, an toàn. Mụch đích của thiết kế mạng là tìm ra phương án phù hợp nhất thoả mãn yêu cầu đó. Việc đầu tiên cần làm là lựa chọn sơ độ nối dây của mạng dựa trên những cân nhắc kỹ về nhiều yếu tố: Phụ tải l ớn hay nhỏ, vị trí của tải, mức độ yêu cầu, đặc điểm và khả năng cấp điện, các điều kiện về địa chất, địa hình, tổ chức quản lý . Sau khi vạch ra được các phương án nối dây, để tiến hành so sánh về mặt kỹ thuật ta cần phải tính toán các nội dung sau: + Lựa chọn điện áp định mức của mạng + Tính toán đường dây d ự phòng đối với hộ loại 2 + Cuối cùng dựa trên các tiêu chuẩn sau để phân tích và lựa chọn: - Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và lúc sự cố nguy hiểm nhất - Kiểm tra điều kiện phát nóng của đường dây lúc sự cố nặng nề nhất I sc <I cp - Kiểm tra điều kiện vầng quang: Tiết diện của dây dẫn phải lớn hơn tiết diện cho phép để tránh tổn thất vầng quang. Với đường dây có U = 110 (kV) thì F min = 70 mm 2 . Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 5 I. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN N 1 6 3 4 2 5 N 1 6 3 4 2 5 Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 6 N 1 6 3 4 2 5 N 1 6 3 4 2 5 Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 7 N 1 6 3 4 2 5 II. XÉT CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 1.Phương án I 1.1. Sơ đồ nối dây và các thông số của phương án *Sơ đồ nối dây: N 1 6 3 4 2 5 Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 8 *Thông số kỹ thuật của phương án Đoạn ĐD N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 P max (MW) 32 34 30 28 26 28 Q max (MVAr) 15.36 16.32 14.4 13.44 12.48 13.44 L (km) 78.1 70.71 72.11 72.11 82.46 80.62 1.2. Chọn điện áp định mức của mạng Điện áp định mức của hệ thống được tính theo công thức kinh nghiệm: U i = ii Pl *16*34.4 + (kV) l i : Chiều dài của đoạn thứ i P i : Công suất tác dụng của đoạn thứ i Áp dụng công thức ta có: )(78.9928*1662.80*34.4 )(89.9626*1646.82*34.4 )(97.9828*1611.72*34.4 )(97.10130*1611.72*34.4 )6.10734*1671.70*34.4 )(42.10532*161.78*34.4 6 5 4 3 2 1 kVU kVU kVU kVU kVU kVU =+= =+= =+= =+= =+= =+= Vì 70 < U i < 160 nên ta lấy chọn điện áp danh định (định mức) của lưới điện là: U đm = 110 (kV) 1.3. Chọn tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây. - Dự kiến chung là dây AC (dây nhôm lõi thép) - Thiết kế mạng khu vực ta chọn dân dẫn bằng phương pháp theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện. Tra bảng B.44 trong giáo trình “Mạng và hệ thống điện” ta thấy ứng với dây AC có T max = 5000 h thì mật độ kinh tế của dòng điện là: J kt = 1,1 (A/mm 2 ) Tiết diện của dây dẫn được chọn theo công thức: F = I/J kt (mm 2 ) Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 9 Trong đó I là dòng điện làm việc trên 1 mạch của đường dây và được tính theo công thức: I PQ nU d m A= + 22 3 10 3 ** *) ( P: Công suất tác dụng trên đường dây, MW Q: Công suất phản kháng trên đường dây, MVAr n: Số mạch U dm : Là điện áp định mức của mạng điện * TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG ĐOẠN *Xét đoạn N-1: 13.93 3 10* 110*3*2 2 36.15 2 32 1 = + = N I (A) 66.84 1.1 13.93 1 1 === kt N N J I F (mm 2 ) Từ đó ta chọn F tc = 95 mm 2 tương ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép là I cp = 330 A. Mặt khác ta thấy sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch của đoạn đường dây nối trực tiếp với nguồn, ở đây là đoạn N1 khi đó dòng điện làm việc trên mạch còn lại là I sc = 2*I N1 = 2*93.13 = 186.26 (A) < I cp = 330 (A) tức là thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý *Xét đoạn N-2: 96.98 3 10* 110*3*2 2 32.16 2 34 2 = + = N I (A) 96.89 1.1 96.98 2 2 === kt N N J I F (mm 2 ) I sc = 2x98.96 = 197.92 (A) Chọn F tc = 95 mm 2 tương ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép là I cp = 330 (A) > I sc = 197.92 (A). [...]... K47 29 Đồ án môn học Lưới điện 3.Trạm cuối - Trong đồ án có 5 trạm cuối - Hộ tiêu thụ là loại 1 nên để cung cấp điện ổn định cho hên thống ta dùng sơ đồ cầu: Sơ đồ nối dây trạm cuối II SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CỦA MẠNG ĐIỆN THIẾT KẾ Từ các số liệu tính toán ta có sơ đồ nối dây toàn hệ thống (Bản vẽ A- 4 trang bên) SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 30 Đồ án môn học Lưới điện Chương 4: TÍNH... hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 Lưới điện 15 Đồ án môn học Lưới điện *Thông số kỹ thuật của phương án Đoạn ĐD N-2 Pmax (MW) N-3 3-1 N-4 N-5 N-6 34 62 32 28 26 28 Qmax (MVAr) 16.32 29.76 15.36 13.44 12.48 13.44 L (km) 70.71 72.11 22.36 72.11 82.46 80.62 2.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tương tự như phương án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là Uđm= 110 kV 2.3 Xác định tiết... môn học Lưới điện IN6 = 282 +13.442 3 *10 = 81.48 (A) 2* 3 *110 FN 6 = I N 6 81.48 2 = = 74.07 (mm ) J kt 1.1 Isc = 2x81.48 = 162.96 (A) Chọn Ftc= 95 mm2 tương ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép là Icp = 330 (A) > Isc= 162.96 (A) Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý *Từ các tiết diện Fi vừa chọn được ta tra bảng B.6 trong giáo trình Mạng và hệ thống điện và lập được bảng số liệu của... 36.05 SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 19 Đồ án môn học Lưới điện 4.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tương tự như phương án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là Uđm= 110 kV 4.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây * Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương án I, cuối cùng ta có bảng số liệu tính toán của phương án IV như trang bên: ĐD N1 L km Ftt, mm2... Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 21 Đồ án môn học Lưới điện 78.1 L (km) 70.71 72.11 72.11 82.46 80.62 36.05 5.2.Chọn điện áp định mức của mạng Tính toán tương tự như phương án I ta cũng chọn điện áp định mức của mạng là Uđm= 110 kV 5.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây * Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương án I, cuối cùng ta có bảng số liệu tính toán của phương án V như trang bên:... đồ nối dây trạm nguồn Thanh góp MCLL DCL MC Đến các TBA Tại trạm nguồn luôn có một thanh góp vận hành và một thanh góp dự trữ hoặc cả 2 thanh góp làm việc song song Một dao cách ly làm việc và một dao cách ly nghỉ 2.Trạm trung gian Trong đồ án này chỉ có 1 trạm trung gian Trạm 2: Cung cấp điện cho chính hộ 2 và cung cấp cho trạm 3 Trong các trạm trung gian ta dùng hệ thống phân đoạn 2 thanh góp được... tổn thất điện áp trong các chế độ vận hành bình thường và khi sự cố nặng nề nhất * Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau: ΔU % = ∑ P * R + ∑Q * X i i U i 2 i (%) dm Trong đó: Pi, Qi: Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của đường dây Các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép: SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 11 Đồ án môn học Lưới điện ΔU... Lớp: HTĐ1 - K47 32 Đồ án môn học Lưới điện - Công suất từ nguồn vào đường dây: ' SN1 = S N 1 – jQcđ =33.527+j14.894(MVA) b)Tính điện áp nút 1 đã quy đổi về phía điện áp cao : U 1' - Tổn thất điện áp đường dây : ΔUN1 = ' ' PN 1 * R N 1 + Q N 1 * X N ! 33 527 *12 88 + 17 384 *16 75 = = 65.97 (KV) U 121 - Điện áp nút 1 là U1 = UN - ΔUN1 = 121- 5.97 =115.02 (KV) - Tổn thất điện áp trên trạm biến áp : ΔUB1... phương án chính thức để tính toán trong đồ án môn học này SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 26 Đồ án môn học Lưới điện Chương 3: LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP, SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA CÁC TRẠM, VẼ SƠ ĐỒ TOÀN MẠNG ĐIỆN Sau khi chọn được sơ đồ nối dây tối ưu của mạng điện về mặt kinh tế và kỹ thuật, trong chương này ta tiến hành phân tích và lựa chọn các sơ đồ nối dây chi tiết của... 5*105đ/MWh là giá 1 kWh (Mwh) điện năng tổn thất ΔA=ΣΔPi*τ Tổn thất điện năng hàng năm SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1 - K47 23 Đồ án môn học Lưới điện ΣΔPi : Tổng tổn thất công suất ở chế độ cực đại ΔPi = Pi 2 + Qi2 * Ri U dm τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ = ( 0.124 + Tmax*10-4)2 * 8760 = ( 0.124 + 5000*10-4)2 * 8760 = 3411 (h) K = Σk0i*l*a k0i: Suất đầu tư cho 1 km đường dây l : Chiều . Đồ án Đề Tài: Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực Đồ án môn học Lưới điện SV thực hiện: Phạm Tuấn Nam - Lớp: HTĐ1. vụ cho công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt hàng ngày tăng trưởng không ngừng. Vì vậy, làm đồ án " Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực& quot;