kl do trung hieu 910588d

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN NHIỆM VỤ LUẬN VĂN LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHỎA CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG 1.3 Cân bằng công suất phản kháng Trang 2 CHƯƠNG 2

LỜI CẢM ƠN



Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô đã hết lòng dạy dỗ

em trong những năm tháng em học tại trường, và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS ĐINH HOÀNG BÁCH người đã tận tình hướng dẫn và khích lệ em trong suốt quá trình làm luận văn

Bên cạnh đó gia đình còn là nguồn động lực to lớn về tinh thần lẫn vật chất giúp cho em vững bước trên con đường mà em đã chọn

Em xin cám ơn quý thầy các cô trong khoa đã hết lòng chỉ bảo để trang bị cho em những kiến thức kinh nghiệm trong quá trình học tập

Mặc dù luận văn đã được hoàn thành nhưng do có sự hạn chế về thời gian và kinh nghiệm thực tế nên luận văn này chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong được sự thông cảm, đóng góp ý kiến của bạn bè và sự chỉ dẫn thêm của quý Thầy Cô!

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 1 năm 2010

               Sinh viên thực hiện

ĐỖ TRUNG HIẾU       

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÀI LIỆU THAM KHỎA

CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG

1.3 Cân bằng công suất phản kháng Trang 2

CHƯƠNG 2:DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT Trang 5

2.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN Trang 6 2.3 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ TÍNH TÓAN

2.3.2 Tính toán phân bố công suất Trang 19

CHƯƠNG 3: SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ Trang 37

3.2 PHÍ TỒN TÍNH TOÁN HÀNG NĂM CHO

ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Trang 45

4.2 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MBA

CHƯƠNG 5:XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ KINH TẾ

5.3.1 Tính toán bù kinh tế khu vực tải 3 và 4 Trang 515.3.2 Tính toán bù kinh tế khu vực tải 5 và 6 Trang 535.3.3 Tính tóan bù kinh tế khu vực tải 1 Trang 555.3.4 Tính tóan bù kinh tế khu vực tải 2 Trang 56

CHƯƠNG 6:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG

VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BÙ CƯỠNG BỨC Trang 58

6.2 TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT KHÁNG Trang 58

6.2.1.1 Công suất ở đầu nguồn phát

6.2.1.2 Công suất đầu nguồn phát

của đường dây N-5 Trang 61 6.2.2.2 Công suất đầu nguồn phát

CHƯƠNG 7:TÍNH TOÁN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC

7.2.1 Tính toán tình trạng làm việc lúc

7.2.1.2 Tính toán cả phương án bằng powerworld Trang 73

CHƯƠNG 8:ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN Trang 78

8.2.1 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 1 Trang 80 8.2.2 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 2 Trang 82 8.2.3 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 3 Trang 83 8.2.4 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 4 Trang 84 8.2.5 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 5 Trang 85

8.2.6 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp trạm 6 Trang 86

CỦA MẠNG ĐIỆN Trang 89

CHƯƠNG 10: TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG

DÂY TẢI ĐIỆN CÓ TREO DÂY CHỐNG SÉT

Trang 93

10.1 Các thông số của đường dây và các số liệu

cần thiết dùng trong tính toán Trang

93

10.2 Xác định xác suất phóng điện vp trên cách

10.2.1 Xét khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc dây chống sét ở gần đỉnh cột Trang 96

10.2.2 Khi sét đánh vào dây chống sét ở

109 10.2.3 Khi sét đánh vòng qua DCS và dây dẫn Trang

116

Giá tiền 1 kWh điện năng tổn thất:0.05$/kWh

Giá tiền 1 kVar thiết bị bù:5$/kVar

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

Nhiệm vu thiết kế:

Phần 1:

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

2 Đề ra phương án nối dây cho mạng điện, chọn phương án thõa mãn kĩ thuật

3 So sánh kinh tế chọn phương án thiết kế

4 Xác định số lượng máy biến áp 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

Phần 2 :

1.Thiết kế chống sét cho mạng điện

2.Thiết kế bảo vệ role cho toàn mạng điện

Vị trí nguồn và tải:

CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

-Quá trình biến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân bằng công suất bị phá hoại , xảy ra rất phức tạp , vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ

-Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số , còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp.Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm đi và ngược lại khi thiếu công suất Q điện áp bị giảm thấp và ngược lại

-Trong mạng điện ,tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng, nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suát tác dụng, trong mạng thiếu hụt công suất kháng Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công cụ trong xí nghiệp gây thiệt hại rất lớn Đồng thời làm hạ điện áp của mạng và làm xấu tình trạng làm việc của mạng Cho nên việc bù công suất kháng là vô cùng cần thiết Mục đích của

bù sơ bộ trong phần này là để cân bằng công suất kháng và số liệu để chọn dây dẫn và công suất máy biến áp cho chương sau

-Sở dĩ bù công suất kháng mà không bù công suất tác dụng P là vì khi bù Q, giá thành kinh tế rẻ hơn, chỉ cần dùng bộ tụ điện để phát ra công suất phản kháng Trong khi thay đổi công suất tác dụng P thì phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nên không được hiệu quả về kinh tế

1.2 Cân bằng công suất tác dụng :

*Cân bằng công suất tác dụng là cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số trong hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức sau:

pmd : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trạm biến áp

m : hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8 )

PF = mppt + pmd

PF = 0.8*131+10.48 = 115.28 (MW )

1.3 Cân bằng công suất phản kháng:

*Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống điện và được biểu diễn bằng biểu thức :

*Lượng công suất kháng cần bù

*Để dễ tính toán ta có thể tạm cho một lượng Qbuj ở một số phụ tải ở xa và cos thấp hay phụ tải có công suát tiêu thụ lớn hơn sao cho Qbuj = Qbu

*Sau đó tính S’j và cos sau khi bù với :

S’ = P2j (QQ buj) 2 cos'j =

j

j S

CHƯƠNG 2

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

Các chi tiêu kinh tế, kĩ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của

nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lựơng điện năng yêu cầu của các hộ điện tiêu thụ, thuận tiện, an tòan trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai

2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN:

-Việc chọn cấp điện áp truyền tải điện phụ thuộc vào công suất và khoảng cách truyền tải Đường dây càng dài thì điện thế đường dây truyền tải càng cao.Điện thế chọn kinh tế,phụ thuộc vào giá cả đường dây và các trang thiết bị khác trong mạng Giá cả thiết

bị này tăng lên khi cấp điện áp truyền tải càng cao

-Lựa chọn điện thế kết hợp với tiết diện dây dẫn để tổn thất công suất,sụt áp của đường dây nằm trong giới hạn cho phép

-Dựa vào công thức STILL để tìm điện áp tải điện U(kV)

U = 4.34 l 0 016 *P

Trong đó :

P : công suất truyền tải (kW)

L : khoảng cách truyền tải (kM)

2.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN:

Từ sơ đồ mặt bằng của đề bài ta chia các phụ tải thành 3 khu vực:

*Khu vực 1: tải 1 và tải 2 được cung cấp điện bởi nguồn N1

*Khu vực 2: tải 3 và tải 4 được cung cấp điện bởi nguồn N1

*Khu vực 3: tải 5 và tải 6 được cung cấp điện bởi nguồn N2

 Ta đưa ra 3 phương án đi dây như sau:

Phương án 1: Cả 3 khu vực được mắc theo mạch vòng

10 km N1 1

N2

2

3 4

Phương án 2: Các khu vực mắc theo hình tia kép liên thông

10 km N1 1

N2

2

3 4

Phương án 3: Các tải mắc theo hình tia kép liên thông

4

3

2

N21

2.3 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ TÍNH TÓAN TỔN THẤT:

Trong phần này ta sẽ đưa phần mềm powerworld vào để giảm khối lượng tính toán

Nhưng trước hết ta sẽ tính tóan bằng tay phương án 1 và so sánh với kết quả chạy bằng

phần mềm xem sai số có thể chấp nhận được hay không

Phương án 1: Cả 3 khu vực được mắc theo mạch vòng

10 km N1 1

N2

2

3 4

N1 3

4

N2

*Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, đồng thời thỏa mãn điều kiện tổn thất công suất thấp nhất

*Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép

*Chọn theo điều kiện kinh tế

-Mật độ kinh tế số ampe lớn nhất chạy trong 1 đơn vị tiết diện kinh tế của dây dẫn Dây dẫn được chọn theo Jkt thì mạng điện vận hành kinh tế nhất, tức thỏa mãn kinh tế nhất, thỏa mãn chi phí tính toán hàng năm thấp nhất

Jkt = 3

) (avh atc

-Mật độ dòng kinh tế không phụ thuộc vào điện áp mạng điện

-Jkt tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu dây dẫn có bé thì Jkt lớn

-J tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu càng lớn thì J có giá trị càng nhỏ

-Quy tắc Kelvin: khi dây dẫn có tiết diện tối ưu, phần giá cả phụ thuộc tiết diện dây dẫn bằng chi phí hiện thời hóa do tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong thời gian sống của đường dây

-Điều kiện thỏa hiệp tối ưu

maxLR / f , ta được điều kiện tối

ưu quy tắc Kelvin

K’’ Fcp = 3I2maxLR / fcp

-Lúc này chọn dây dẫn thì sẽ thõa mãn chi phí tính toán hàng năm thấp nhất

Vùng 1

N1 3

 Đoạn N-3

SN-3 =

4 4 3 3

4 4 4 4 3

N N

l l l

l S l

l S

=

45 36 42

45 ) 22 25 ( ) 45 36 )(

25 14 19 (

3 3 3 4 3

N N

l l l

l S l

l S

=

45 36 42

36 ) 25 14 19 ( ) 42 36 )(

22 25 (

Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

F3kt =

3

*

43 17 66

12 18 41

2 4 3

S

*103=

3

* 1 110

18 3 66

2 2  2 *103= 19.8(mm2)

 chọn dây dẫn AC – 70

Các dòng điện cho phép sau khi hiệu chỉnh nhiệt độ, giả thiết nhiệt độ môi trường là

400c Tra phụ lục 2.6&2.7

Chiều Dài (km)

R0 (km)

X0 (km)

b0 (l/km)

R= r0

l ()

X= x0 l()

Y= b0.l (l/)10-6

6 6 6 6 5

N N

l l l

l S l

l S

=

57 30 42

57 ) 75 15 21 ( ) 57 30 )(

15 20 (

5 5 5 6 5

N N

l l l

l S l

l S

S n‐5       S 5‐6        S n‐6 

N  5      6 N 

S 5 =20+j15  S 6 =21+j15.75

=

57 30 42

42 ) 15 20 ( ) 42 30 )(

75 15 21 (

Với Tmax = 5000 (giờ \ năm) và mật độ dòng kinh tế Jkt = 1.1(A/mm2)

Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

F5kt =

3

*

08 17 76

67 13 24

2 6 5

S

*103=

3

* 1 1 110

08 2 76

)75.1515()2120

*103= 244(A)<Icp

I5-6cb =

3

* 1 110

75 15

Chiều Dài (km)

R0 (km)

X0 (km)

b0 (l/km)

R= r0

l ()

X= x0 l()

Y= b0.l (l/)10-6

2 2 2 2 1

N N

l l l

l S l

l S

=

45 30 42

45 ) 12 21 24 ( ) 45 42 )(

36 19 22 (

1 1 1 2 1

N N

l l l

l S l

l S

=

45 30 42

30 ) 36 19 22 ( ) 30 42 )(

12 21 24 (

Tiết diện kinh tế mỗi đoạn và chọn dây

F1kt =

3

* 1 110

2 1

52 22 6

2 2

96 17 41

2 2 1

S

*103=

3

* 1 1 110

16 3 6

Các dòng điện cho phép sau khi hiệu chỉnh nhiệt độ, giả thiết nhiệt độ môi trường là

)12.2136.19()2422

12 21

Chiều Dài (km)

R0 (km)

X0 (km)

b0 (l/km)

R= r0

l ()

X= x0 l()

Y= b0.l (l/)10-6

2.3.2 Tính toán phân bố công suất:

*Áp dụng phân bố công suất gần đúng theo tổng trở để tính dòng công suất trên dây nối với nguồn

S*3=

4 3 4 3

4 3 4 3 '*

4 4

Z Z S Z S

=21.21-j15.22  S3 =21.21+j15.22 (MVA)

* Lưu ý: Z = R+ jX (số liệu lấy bảng tổng trở đường dây)

S*

4=

4 3 4 3

4 3 3 4 '*

3 3

Z Z S Z S

=22.77-j18.53  S4 =22.77+j18.53 (MVA)

P''3  4 * 34 ''3  4 * 34

= 0.65 (kV) *Phần trăm sụt áp

U3-4 % =

đm U

Y

j 2

4

Y

P3-4 =

đm

U

Q P

2 4 3 '' 4 3 2 ''

2 4 3 '' 4 3 2 ''

N

U

X Q

R

P''  3 * 3 ''  3 * 3

= 4.1 (kV) *Phần trăm sụt áp

UN-3 % =

đm

N U

U

Q P

2 3 2 '' 3 2 ''

U

Q P

2 3 2 '' 3 2 ''

* Uđm2= 21.71+j15.52(MVA)

*Sụt áp trên toàn đường dây

UN-3 -4%= UN-3 % +U3-4 % =4.31%

N

U

X Q

R

P''  4 * 4  ''  4 * 4

= 4.76 (kV) *Phần trăm sụt áp

UN-4% =

đm

N U

U

Q P

2 4 2 '' 4 2 ''

U

Q P

2 4 2 '' 4 2 ''

* Uđm2= 23.4+19.08 (MVA)

Bảng tổn thất công suất tác dụng và phần trăm tổn thất điện áp

*Tổn thất công suất điện:

*Nhưng phương án 2 và 3 sẽ được tính toán bằng phần mềm

10 km N1 1

N2

2

3 4

*Sơ đồ đường dây phương án 2 mô phỏng bằng phần mềm powerworld

*Sau khi chạy phần mềm powerworld ta có số liệu dòng điện chạy trên các đường dây: FROM TO DÒNG

N1 3 153.8 139.8 150 445 360.45 N1 3 153.8 139.8 150 445 360.45

*Ta chọn Jkt=1.1 như phần trên đã chọn

*Ta thấy sự cố nặng nề nhất là khi đứt các đường dây:

*Sau đó ta tiếp tục tìm các thông số của đường dây

FROM TO Chọn

dây (mm2)

CHIỀU

(km)

X0 (km)

b0 (l/km)

R=

r0 l ()

X= x0 l()

Y= b0.l (l/)10-

N2 5 120 42 0.27 0.423 2.685 11.34 17.766 112.77 N2 5 120 42 0.27 0.423 2.685 11.34 17.766 112.77

Mà = =121

FROM TO R=

r0 l ()

X= x0 l()

Y= b0.l (l/)10-

Sau khi chạy phần mềm ta có:

N1 3 0.65 N1 3 0.65

N2 5 0.67 N2 5 0.67 N1 N2 0

∑P 6.12

 Tổn thất điện áp:

Angle (Deg)

4

3

2

N21N1

km10

*Sơ đồ đường dây phương án 3 mô phỏng bằng phần mềm powerworld

Sau khi chạy phần mềm powerworld ta có số liệu dòng điện chạy trên các đường dây:

CHIỀU

(km)

X0 (km)

b0 (l/km)

R=

r0 l ()

X=

x0 l()

Y= b0.l (l/)10-

6 N2 1 70 20 0.46 0.44 2.58 9.2 8.8 51.6 N2 1 70 20 0.46 0.44 2.58 9.2 8.8 51.6

Sau đó ta nhập lại thông số đường dây vào phần mềm powerworld để chạy lại ta sẽ có tổn hao công suất và phần trăm sụt áp

Bảng thông số đường dây R,L,C được qui về đơn vị tương đối:

X= x0 l()

Y= b0.l (l/)10-

∑P 3.04

Tổn thất điện áp:

Angle (Deg)

Điện áp phân bố trên các chuỗi sứ không đều do có điện dung phân bố giữa các bát sứ

và với kết cấu xà, trụ điện Điện áp phân bố lớn nhất trên bát sứ gần dây dẫn nhất (sứ

số 1)

Chuỗi sứ đường dây 110KV, gồm 8 bát sứ Điện áp trên chuỗi sứ thứ nhất có treo với dây dẫn bằng khoảng 21% Điện áp E giữa dây và đất ( E = Uđm/ 3) hay e1/ E =21% Hiệu suất chuỗi sứ:  = E / n.e1 = 1/ n(e1/ E ) = 1/ 8*0.21= 0.595=59.5%

Nếu mỗi bát sứ chịu được 40KV thì chuỗi 8 bát sứ với e1/ E = 0.21 sẽ chịu được 40/0.21= 190.47(KV đỉnh) Mà điện áp dây của đường dây là 110 2 = 155.56 (KV đỉnh) Vậy số bát sứ được chọn đã thỏa mãn

2.5 TỔN HAO VẦNG QUANG :

Vầng quang điện xảy ra , khi điện trường quanh bề mặt dây dẫn vượt quá sức bền điên của không khí khoảng 21KV/Cm, lúc này không khí bị ion hóa mạnh và độ bền về điện xem như triệt tiêu, làm cho dây dẫn có điện trở lớn Điều này làm cho tổn hao đường dây bị tăng lên

Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang

Uo =21,1 mo r 2,303 logD/ r (KV) : với m=1

- Thừa số mật độ không khí

- Khoảng cách trung bình giữa các pha (cm)

Mà ta có : U = 110/ 3= 63.5(KV) đến trung tính Vì U Uo nên không có tổn hao vầng quang Do đó, để hạn chế tổn hao vầng quang nên các tiết diện dây trên đường dây truyền tải phải tối thiểu là AC-70

CHƯƠNG 3

SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ

3.1 MỤC ĐÍCH :

Tổng chi phí bất kì của 1 công trình xây dựng nào cũng được chia làm 2 phần

đó là tổng vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hằng năm,trong 2 thành phần này thì vốn đầu tư chia ra làm 1 thời gian ngắn, trong khi chi phí hằng năm thì chia ra nhiều năm Để phán đóan tính kinh tế của 1 dự án cần thiết phải qui đổi hai lọai chi phí này về cùng 1 cơ sở

Chọn phương án tối ưu trên cơ sở so sánh về kinh tế kĩ thuật Khi so sánh các phương án sơ đồ nối dây chưa đề cập đến các trạm biến áp Để giảm bớt khối lựong tính toán không cần so sánh nhưng phần giống nhau ở các phương án, có thể tính tóan

1 lần ở 1 phương án rồi dùng tính cho phương án tổng Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn hằng năm thấp nhất

3.2 PHÍ TỒN TÍNH TOÁN HÀNG NĂM CHO MỖI PHƯƠNG ÁN

Phí tổn tính toán hàng năm cho mỗi phương án được tính theo biểu thức sau:

Z = ( avh + atc ) K + C A

Trong đó :

K : Vốn đầu tư của mạng điện

avh : Hệ số vận hành , khấu hao , sửa chữa , phục vụ mạng điện ; avh = 4%

atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ ; atc = 0.2

C : Tiền 1KW điện năng ; C = 0.05$ /Kwh = 50$/ Mwh

A : tổn thất điện năng ; A = P 

 = ( 0.124+Tmax/104)2 * 8760 giờ / năm với Tmax = 5000 giờ / năm

  = 3411 giờ / năm

Phương án 1:

* Chi phí đầu tư của phương án 1: