ĐỒ án THIẾT kế lưới điện KHU vực PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ tải, cân BẰNG CÔNG SUẤT

- tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại.. - tổng tổn thất công suất phản kháng của các đường dây trong mạng điện.. Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn ở đây được

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Giảng viên hướng dẫn : TRẦN ANH TÙNG

Sinh viên thực hiện : MAI MẠNH DŨNG

Hà Nội, tháng 06 năm 2018

Trang 2

M c L c ụ ụ

Chương 1 4

PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 4

1.1 Phân tích nguồn, phụ tải 4

1.2 Cân bằng công suất 4

Chương 2 7

DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 7

2.1 Đề suất các phương án nối dây 7

2.2 Phương án hình tia 7

2.3 Phương án liên thông 8

2.4 Phương án lưới kín 8

Chương 3 10

TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 10

3.2Phương án hình tia và liên thông 15

Chương 4 25

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 25

4.1 Cơ sở lý thuyết 25

4.2 Phương án liên thông 26

Chương 5 30

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 30

5.1 Chọn máy biến áp 30

Chương 6 33

TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN 33

6.1 Chế độ phụ tải max 33

6.2 Chế độ cực tiểu(U N=115KV) 35

6.3 Chế độ sự cố (UN =121kv) 36

Chương 7 37

1

Trang 3

Đồ án:Lưới điện

TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 37

7.1 Tính điện áp các nút 37

7.2 Điều chỉnh điện áp 38

Chương 8 44

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 44

8.1 Tính vốn đầu tư 44

8.2 Tổng tổn thất công suất tác dụng 44

8.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 45

8.4 Chi phí vận hành 45

8.5 Chi phí tính toán 46

8.6 Gía thành truyền tải điện 46

2

Trang 4

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số của các phụ tải……… 4

Bảng 3.1: Bảng tính toán điện áp 14

Bảng 3.2: Chọn tiết diện dây dẫn 16

Bảng 3.3 : Dòng sự cố của phương án 1 16

Bảng 3.4: Thông số đường dây 17

Bảng 3.5:Tính tổn thất điện áp 18

Bảng 3.8 Dòng sự cố cho phương án 2 21

Bảng 3.10: Tính tổn thất điện áp 23

Bảng 11: Bảng phân bố công suất 25

Bảng 3.14 Tính toán tổn thất điện áp 29

Bảng4.1: Tính toán vốn đầu tư 31

Bảng 4.2: Tính tổn thất điện năng 31

Bảng 4.3: Tính toán vốn đầu tư 32

Bảng5.1: Chọn số lượng và công suất các máy biến áp 35

Bảng5.2 :Các thông số máy biến áp 36

Bảng 6.1 Thông số đường dây 38

Bảng 6.2: Công suất và tổn thất công suất trên các đường dây ở chế độ cực đại 41

Bảng 6.3: Công suất và tổn thất công suất trên các đường dây ở chế độ cực tiểu 42

Bảng 6.4 Thông số đường dây sau sự cố 43

Bảng 6.5: Công suất và tổn thất công suất trên các đường dây sau sự cố 44

Bảng 7.1: Giá trị điện áp các nút trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại 45

Bảng7.2 Giá trị điện áp các nút trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực tiểu 46

Bảng 7.3 Giá trị điện áp các nút trong mạng điện ở chế độ sự cố 47

DANH MỤC HÌNH Hình 6.1 Sơ đồ cầu trong và sơ đồ cầu ngoài 37

3

Trang 5

Chương 1 PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.1 Phân tích nguồn, phụ tải

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất: Tmax = 4800h

Tổng công suất cực đại: ∑Pmax = 126 (MW)

1.2 Cân bằng công suất

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Trang 6

- tổng công suấtcủa các phụ tải trong chế độ cực đại.

- tổng tổn thất công suất tác dụng của lưới, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy

Pdt - công suất tác dụng dự trữ (Pdt=0 vì nguồn công suất vô cùng lớn)

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại là:

=126(MW)Tổng tổn thất công suất tác dụng của lưới là :

Ta có: PN = 1*126 + 6.3 + 0 = 132.3 (MW)

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Trong đó

m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1)

- tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại

- tổng tổn thất công suất phản kháng của các đường dây trong mạng điện

- tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra, khi tínhtoán sơ bộ có thế lấy

Trang 7

- tổng tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp, khi tính toán sơ bộ có

thể lấy

Qdt : công suất phản kháng dự trữ

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại là:

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp bằng:

Ta có:

Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,88 => tgφN = 0,54

Như vậy tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra là:

QN = PN.tgφN = 132.3*0.54 = 71.442(MVAr)

QYC = 1*68.4+3.4 = 71.44(MVAr)

So sánh: Qyc >< QN

Qyc < QN : không bù công suất phản kháng

Sơ đồ mặt bằng vị trí nguồn điện và các phụ tải:

Trang 8

Ch ươ ng 2

D KI N PH Ự Ế ƯƠ NG ÁN N I DÂY Ố

2.1 Đề suất các phương án nối dây

Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn vàliên tục, nhưng vẫn đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm racác phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu

kỹ thuật

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

SVTH:Mai Mạnh Dũng

Trang 9

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Đảm bảo chất lượng điện năng

Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển

Để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng hai mạch đường dây

Để vạch ra được các phương án nối dây, ta phải dựa trên ưu điểm, nhược điểm của các

sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụ tải

2.2 Phương án hình tia

+ Sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và bảo vệ rơle đơn giản

+ Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có

+ Độ tin cậy cung cấp điện thấp

+ Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém

2.3 Phương án liên thông

Trang 10

- Ưu điểm:

+ Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.+ Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia

+ Tiêt diên dây dân lơn

+ Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao

2.4 Phương án lưới kín

Trang 12

Chương 3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

3.1 Phương án hình tia

3.1.1 Phân bố công suất

Trang 13

- P: công suất tác dụng cực đại (MW)

Ta tính đường dây N-1

UttN −1=4.34 √41.23+16∗25=91.164 KVChọn Uđm =110 (KV)

Bảng 3.1: Bảng tính toán điện áp

Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5

=> Chọn điện áp định mức là 110kv

3.1.3 Chọn dây dẫn (theo mật độ dòng điện kinh tế )

Mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dâydẫnđược sử dụng thường là dây nhôm lõi thép, đồng thời các dây dẫn thường được đặt trêncột bê tông cốt thép hoặc cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua Đối với đường dây110kv, khoảng cách trung bình DTB=5m

Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn ở đây được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.Tiết diện kinh tế của đường dây:

F kt

jkt

Trong đó

+)Imax: dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, (A)

+) Jkt:mật độ kinh tế của dòng điện, (A/mm2) Với dây AC và Tmax=5000 giờ thì Jkt

Uđm : điện áp định mức của mạng điện Uđm=110kv

Smax: công suất chạy tên đường dây khi phụ tải cực đại, (MVA)

12

SVTH:Mai Mạnh Dũng

Trang 14

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gầnnhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ học của đường dây

và phát nóng dây dẫn

Đối với đường dây 110kv, để không xuất hiện vầng quang các đây nhôm lõi thép cầnphải có tiết diện F ≥ 70 mm2.

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải

có điều kiện Iscmax ≤ Icp

 Tương tự với các đường dây khác ta có bảng sau

Bảng 3.2: Chọn tiết diện dây dẫn

=> Thỏa mãn điều kiện độ bền cơ học và điều kiện xuất hiện vầng quang

Gỉa sử sự cố một mạch của đường dây Ta có Iscmax = 2.Imax

Trang 15

SVTH:Mai Mạnh Dũng 13

Trang 16

Bảng 3.3 : Dòng sự cố của phương án 1

Pi,Qi: công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i

Ri, Xi: điện trở và điện kháng trên đường dây thứ i

Chế độ sự cố: khi đứt một trong hai mạch đường dây thì dây dẫn còn lại sẽ phải tải lượng công suất gấp đôi, do vậy tổn thất điện áp ở các mạch cũng sẽ tăng gấp đôi

Trang 17

 Đường dây N-1 là đường dây AC-150 thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.

 Tương tự ta tính được tổn thất điên áp trên đường dây khác :

Bảng 3.5:Tính tổn thất điện áp

N-1 N-2 N-3 N-4 N-5

Từ bảng 6 =>

{

∆ U %btmax=5.863 %< ∆U %btcp

= ¿ các đường dây khác đã chọn thỏa mãn điều

∆ U %scmax=5.863 %< ∆U %sccp

kiện tổn thất điện áp cho phép

3.2Phương án hình tia và liên thông

Trang 18

L: chiều dài đường dây (km)

P: công suất tác dụng cực đại (MW)

Trang 19

Đường dây N-2 N-3 N-4 N-5Vậy ta chọn điện áp định mức là 110kv

3.2.3 Chọn dây dẫn ( theo mật độ dòng điện kinh tế )

Fkt

=

I jkt max

Trong đó

+) Jkt:mật độ kinh tế của dòng điện, (A/mm2) Với dây AC và Tmax=4000 giờ thì Jkt

Uđm: điện áp định mức của mạng điện Uđm=110kv

=> Kiểm tra:

1) Độ bền cơ học

2) Kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang (để giảm tối thiểu tổn thất vầng quang

ở lưới điện 110kv thì các dây nhôm lõi thép cần có Fmin = 70

3) Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép:Imax≤Icp, Isc≤ Icp

Trang 21

Chọn F = 150 mm2

 Tương tự với các đường dây khác ta có bảng sau:

=> Thỏa mãn điều kiện độ bền cơ học và điều kiện xuất hiện vầng quang

Giả sử sự cố một mạch của đường dây: Isc = 2.Imax

Bảng 3.8 Dòng sự cố cho phương án 2

Đường dây 1-3 N-2 N-3 N-4 N-5

Chế độ sự cố: khi đứt một trong hai mạch đường dây thì dây dẫn còn lại sẽ phải tải

lượng công suất gấp đôi, do vậy tổn thất điện áp ở các mạch cũng sẽ tăng gấp đôi

Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố:

∆Uisc% = 2.∆Uibt%

Trang 22

Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện :

o Lúc bình thường : ∆Ubtmax% ≤ ∆Ubtcp% = 15%

o Lúc sự cố : ∆Uscmax% ≤ Usccp% = 20%

Bảng 3.9: Thông số đường dây

Đường dây

1-3 N-2

N-3 N-4 N-5Các thông số tập trung R,X,B của đường dây được tính như sau:

¿6.117 %<∆ U % btcp=15%

∆U % sc 1−3 =1∗∆U %btN −1 =1∗6.117=6.117 % <∆U %sccp =20 %

 Đường dây 1-3 là đường dây AC-70 thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Áp dụng tương tự đối với đường dây còn lại: N-2,N-3;N-4;N-5

Bảng 3.10: Tính tổn thất điện áp

Trang 23

Trang 24

Đường dây

1-3 N-2

N-3 N-4 N-5 {

∆ U %btmax =ΔU % + ΔU % =6.117 %< ∆U %btcp Từ bảng 10 =>∆ U

%scmax=ΔU%btN−2+ΔU%bt2−3=9.884 %<∆ U %sccp

scN −3 bt 3−4

Các đường dây thảo mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép

3.3 Phương án lưới kín

Giả thiết tất cả các đường dây giống nhau Tính toán bỏ qua tổn thất trên đường dây

Xét lưới kín: Gỉa sử chiều như chiều hình vẽ

Trang 26

Trong đó L: chiều dài đường dây (km)

P: công suất tác dụng cực đại (MW)

Vậy ta chọn điện áp định mức là 110 kv

3.3.3 Chọn dây dẫn (theo mật độ dòng điện kinh tế )

F kt

jkt

Trong đó

+) Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, (A/mm2) Với dây AC và

Tmax=4000 giờ thì Jkt =1,1 A/mm2Dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây:

Trang 27

Uđm : điện áp định mức của mạng điện Uđm=110kv

=> Kiểm tra:

1) Độ bền cơ học

2) Kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang (để giảm tối thiểu tổn thất vầng quang

ở lưới điện 110kv thì các dây nhôm lõi thép cần có Fmin = 70

3) Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép: Il/vmax≤Icp, Isc≤ Icp

 Tương tự với các đường dây khác ta có bảng sau:

Trang 28

∗ ¿ 10 3 = 167(A) < ICP = 265(A)

∗ ¿ 103=119.29(A) < ICP = 265(A)

Tổn thất điện áp phải thỏa mãn điều kiện :

o Lúc bình thường : ∆Ubtmax% ≤ ∆Ubtcp% = 15%

o Lúc sự cố : ∆Uscmax% ≤ Usccp% = 20%

Bảng 3.13: Thông số đường dây

Trang 29

Đường dây N-1 1-3 N-3 N-2 N-4 N-5Các thông số tập trung R,X,B của đường dây được tính như sau:

 Đường dây N-1 là đường dây AC-120 thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Áp dụng tương tự đối với đường dây còn lại: 1-3, N-2;N-3;N-4;N-5

Trang 30

Bảng 3.14 Tính toán tổn thất điện áp

N-1 1-3 N-3 N-2 N-4 N-5

Từ bảng ta thấy ΔU%btmax =5.676% < ΔU%btcp = 15%

Vậy sự cố nặng nề nhất khi đứt đường dây N-1:

ΔU%scmax = ΔU%scN-3+ΔU%sc1-3 = 9.88+9.68 = 19.56(%) < ΔUsccp% = 20%

Trang 31

Trang 32

Chương 4 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

4.1 Cơ sở lý thuyết

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm Z, được xác định theo công thức:

Z=(a tc +a vh)∗K Σ + ΔA∗c

Trong đó: KΣ: Tổng vốn đầu tư xây dựng lưới điện

atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư và được tính

atc= T1

= 1 = 0,25 với Ttc là thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ thuộc vào

tc 4

từng giai đoạn, ta lấy Ttc = 4 năm

avh: hệ số vận hành lưới điện và lấy avh = 0,04 = 4%

ΔA: Tổn thất điện năng trên lưới trong 1 năm

Tmax : thời gian sử dụng công suất lớn nhất

c: giá tiền 1kwh tổn thất điện năng (c = 1000đ/kWh)

4.2. Phương án hình tia

1. Tính vốn đầu tư

Xét N-1: K1=Vi*n*Kc1’*l1 = 1*1*150*58.31 =8746.5¿ 106 đ

Trang 33

2 Tính toán tổn thất công suất.

Xét N-1 : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất bằng:

τ = (0,124 +T max∗10−4 )2∗8760

= (0,124 +4800∗10−4 )2∗8760

=3195.788 (h)Tổn thất công suất trên đoạn N-1 :

ΔP max 1= ¿Imax2*RN-1*n=1672*12.774*1*10-3=356.272 (KW) Tổn thất điện năng của đoạn N-1

ΔAN-1=Δ P maxN−1∗ ¿ τ = 356.25*3195.788=1138568.562(KWh)

Bảng 4.2: Tính tổn thất điện năng

3 Chí phí tính toán hàng năm của đường dây

Trang 34

Bảng 4.3: Tính toán vốn đầu tư.

Đường dây

1-3 N-2

N-3 N-4 N-5 Tổng

τ = (0,124 +T max∗10−4 )2∗8760

= (0,124 +4800∗10 −4 )2∗8760

=3195.788(h)Tổn thất công suất trên đoạn N-3 :

N-3 N-4 N-5 Tổng

3 Chí phí tính toán hàng năm của đường dây:

= (0.25+0.04)*50020.8¿ 10 6+4751378.012¿1000

= 19257.41¿ 10 10 (đ)

Trang 35

1-3 N-3

N-2 N-4 N-5 Tổng

τ = (0,124 +T max∗10−4 )2∗8760

= (0,124 +4800∗10−4 )2∗8760

=3195.788(h)Tổn thất công suất trên đoạn N-1 :

ΔP max 1= ¿Imax2*RS-1*n=1412*11.132*1*10-3=312.79 (KW) Tổn thất điện năng của đoạn N-1

ΔAN-1= Δ P maxN−1∗ ¿ τ =312.79*10-3*3195.788=999609.949(KWh)

Bảng 4.6: Tính tổn thất điện năng

Đường dây N-1 N-3 N-2 N-4 N-5 Tổng

3 Chí phí tính toán hàng năm của đường dây:

= (0,25+0,04). 38951.6∗106+4699078.512¿1000

=1.6¿ 1010 (đ)

Trang 36

Từ số liệu tính trên ta thấy phương án 1 và phương án 3 có chi phí tính toán hằng nămcủa đường dây là tương đương nhau nhưng tổng tổn thất điện năng của phương án 1 thấphơn phương án 3 nên ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu nhất.

Tiêu đề	Phân tích nguồn, phụ tải, cân bằng công suất
Tác giả	Mai Mạnh Dũng
Người hướng dẫn	Trần Anh Tùng, Giảng viên hướng dẫn
Trường học	Trường Đại học Điện lực
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điện
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	766,99 KB