(TIỂU LUẬN) THIẾT kế MẠNG điện KHU vực CUNG cấp điện CHO 6 hộ TIÊU THỤ từ THANH góp CAO áp của hệ THỐNG điện

LỜI MỞ ĐẦUTrong sự nghiệp công nghiệp hóa , hiện đại hóa đất nước ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng, bởi điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng trong mọi lĩn

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: PGS NGUYỄN HỮU HIẾU.

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN QUÂN.

Số thẻ sinh viên: 105170058.

Nhóm HP / Lớp: 17Nh28A/17D1.

Ngành: Kỹ thuật Điện – Điện tử.

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa , hiện đại hóa đất nước ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng, bởi điện năng là nguồn năng lượng được

sử dụng trong mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân

Khi ta xây dựng một nhà máy , khu dân cư, thành phố: Trước tiên ta phải xây dựng một hệ thống lưới điện, để cung cấp điện nhằm mục đích phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất

Khi ta xây dựng một hệ thống lưới điện thì vấn đề thiết kế đóng vai trò tối quan trọng, người thiết kế phải làm sao cho mạng lưới điện mà mình thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật, phải đề ra phương án tối ưu nhất về

kỹ thuật và tiếc kieemk kinh tế Để giúp cho ta đạt được những yêu cầu đó, việc nghiên cứu, thực hiện các nhiệm vụ trong phạm vi môn học “ ĐỒ ÁN MẠNG ĐIỆN ” sẽ cho ta những kiến thức không nhỏ trong lĩnh vực hệ thống điện

Sau một thời gian tìm tòi, học hỏi, cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo PGS Nguyễn Hữu Hiếu, em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học đã được giao Tuy nhiên với những kiến thức còn hạn chế, chưa có kinh nghiệm thực tiễn, ắt hẳn nội dung đồ án môn học mà em hoàn thành không thể tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được sự quan tâm, chỉ đạo của thầy

Em xin chân thành cảm ơn !

Đà nẵng, ngày 05/06/2020 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Quân

Trang 3

CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CẦN BÙ THEO ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG.

1.1 Phân tích phụ tải.

Các số liệu

Phụ tải cực đại (MW)

Hệ số công suất cosφ

Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện

Điện áp định mức mạng thứ cấp

Gồm có 6 phụ tải (5 hộ tiêu thụ loại I và 1 hộ loại III), với tổng công suất:

Pmax = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6

=

Hộ loại III có 1 phụ tải, với công suất:PIII = 17 (MW)

Hộ loại I có 5 phụ tải, với tổng công suất:PI =

(MW)

Hộ loại I là những phụ tải quan trọng, có yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao;việc ngừng cung cấp điện có thể thiệt hại lớn về kinh tế, ảnh hưởng đến an ninh - chínhtrị Vì vậy, để tăng cường khả năng cung cấp điện, các hộ này được dùng đường dây képhoặc cung cấp bằng hai nguồn hoặc mạch vòng kín nối với phụ tải

Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng côngsuất tác dụng và công suất phản kháng Cân bằng công suất trong hệ thống, trước hết làxem 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 nhà máy điện trong hệ thống ở các trạng thái vận hànhcực đại, cực tiểu và sự cố, dựa trên sự cân bằng từng khu vực, đặc điểm và khả năng cungcấp của từng nhà máy điện

Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên cần giữ cho tần số được bình thường trong

hệ thống, để giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng

ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng, sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ

Trang 4

làm điện áp giảm thấp Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng đến sự thay đổi tần số và

ngược lại

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức:

PF = mPpt +Pmd +Ptd +Pdt

Trong đó: - m: hệ số đồng thời, m =1 (đề cho)

-Ppt: tổng phụ tải tác dụng cực đại của hộ tiêu thụ

m.Ppt = 1x(P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6)

= 1x(19+21+17+24+22+23) = 126 (MW)

- Pmd: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp, thường

lấy (5-15)% tổng phụ tải của hệ thống

Ta chọn:Pmd = (5-15)% mPpt = 8% x 117 = 10,08 (MW)

- Ptd: tổng công suất tự dùng của hệ thống

-Pdt: tổng công suất dự trữ của hệ thống

Trong phạm vi đồ án lấyPtd = 0,Pdt = 0

∑ = 126+10,08=136.08(MW).

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng.

Cân bằng công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ổn định Còn để giữ

Trang 5

- ∑Qd: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây

- ∑QC: Tổng tổn thất công suất do điện dung của các đường dây sinh ra

(Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết ∑Qd = ∑QC )

- m: hệ số đồng thời, m =1 (Đề cho)

- ΣQF: tổng công suất phản kháng phát ra trên lưới

- ∑Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0)

- ∑Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0)

Trong đồ án môn học chỉ cân bằng công suất từ thanh cái cao áp trở xuống nên ta

Bù sơ bộ ưu tiên cho những hộ có cos thấp (bù đến cos = 0,9 0,95); còn thừa

lại ta bù ưu tiên cho những hộ ở xa lần lượt

Công suất bù cho hộ thứ i nào đó được tính như sau:

Qbi = Qi - Qi’ = Pi (tgi - tgi’)Trong đó:

Trang 6

+ Qi, Pi: công suất của hộ thứ i trước khi bù.

+ Qi‘: công suất phản kháng của hộ thứ i sau khi bù

+ Tgi’: tính theo coi’ của hộ thứ i sau khi bù

Với nguyên tắc trên, ta tiến hành bù như sau:

+ Phụ tải 3 có cos thấp

+ Phụ tải 4 ở xa nguồn nhất

+ Các hộ còn lạiVậy tiến hành bù lần lượt cho các hộ: 3; 4, rồi đến các hộ còn lại

1.3.1 Công suất phản kháng bù cho hộ số 3.

Giả sử khi bù công suất phản kháng thì hệ số công suất của hộ 3:

cos3’ = 0,9 tg3’ = 0,4843Công suất phản kháng bù cho hộ số 3:

Qb3 = Q3 – Q3’ = P3(tg3 - tg3’) = 17 x (0,88 - 0,484) = 6,73 (MVAR)

1.3.2 Công suất phản kháng bù cho hộ số 4.

Giả sử khi bù công suất phản kháng thì hệ số công suất của hộ 4:

cos3’ = 0,91 tg3’ = 0,455Công suất phản kháng bù cho hộ số 3:

Trang 7

CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG THỨC NỐI DÂY CỦA MẠNG

ĐIỆN

2.1.1 Xác định khoảng cách từ phụ tải đến nguồn, phụ tải đến phụ tải.

KmN123456

2.1.2 Xác định phương án nối dây sơ bộ.

Vạch phương án nối dây phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phụ tải loại I: phải được cung cấp điện liên tục bằng đường dây kép hoặc từ hainguồn

- Phụ tải loại III: cho phép chỉ cung cấp điện bằng đường dây đơn

Cung cấp điện cho các phụ tải phải theo đuờng gần nhất để giảm tổn thất công suất

và tổn thất điện áp

Ta có các phương án nối dây sau:

Trang 8

a) Phương án 1:

b) Phương án 2:

Trang 9

c) Phương án 3:

2.1.3 Chọn cấp điện áp tải điện của mạng điện.

Lựa chọn cấp điện áp tải điện rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của mạng điện

Trong tính toán, để xác định cấp điện áp tải điện của mạng ta dựa vào công thức kinh nghiệm Still:

U = 4,34 L 16P (kV)

Trong đó:

+ L: Chiều dài của nhánh (kM)

+ P: Công suất truyền tải trên đường dây (MW)

+ U: Điện áp tải điện của đường dây (kV)

Trang 10

2.1.4 Chọn tiết diện dây dẫn.

Chọn tiết diện dây dẫn nhằm đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật của mạng điện Trong phạm vi đồ án này ta chỉ dùng loại dây AC để tải điện

Đối với đường dây điện áp 110kV phải chọn tiết diện dây dẫn từ AC-70 trở lên để giảm tổn thất vầng quang

Mạng điện thiết kế là mạng điện khu vực có công suất truyền tải lớn, điện áp cao, dây dẫn dài, do đó tiết diện dây dẫn được tính theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4,500h (đề cho) Tra bảng 44/trang

+ Đối với đường dây đơn: n = 1

+ Đối với đường dây kép: n = 2

2.1.5 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.

Khi sự cố đứt một dây của đường dây kép (không xét trường hợp sự cố xếp chồng

và sự cố đứt đường dây đơn)

Dòng điện sự cố: Iscmax = 2 x IMax

So sánh điều kiện: Iscmax ≤ K x Icp

Trong đó:

+ Iscmax: Dòng điện làm việc lúc sự cố khi phụ tải cực đại

+ Icp: Dòng điện làm việc cho phép của dây dẫn

+ K: Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

Chọn Tmt = 350 K = 0,82 (TL-4/trang 294)Nếu tiết diện dây dẫn được chọn không thỏa mãn điều kiện trên thì ta tăng tiết diệndây dẫn lên cho đến khi nào thỏa mãn điều thì thôi

2.1.6 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố.

- Tổn thất điện áp được tính theo công thức:

Trang 11

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 10

Trang 12

+ Đối với đường dây kép:

bt

Trong đó:

P: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây (MW)

Q: Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây (MVAr)

R: Điện trở của một dây ()

X: Điện kháng của một dây ()

Uđm: Điện áp định mức của đường dây (kV)

L: Chiều dài truyền tải điện (km)

- Tính tổn thất điện áp cực đạiUmax lúc bình thường (nghĩa là tính tổn thất điện

áp từ nguồn đến phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tínhUmax lúc sự cố nặng nhất

- Các trị sốU% tính được phải thỏa mãn điều kiện sau:

+ Lúc bình thường :Umax% 1015%

Trang 13

Trang 14

2.2 Tính toán cụ thể cho từng phương án.

2.2.1 Phương án 1.

2.2.1.1 Tính phân bố công suất cho các nhánh.

Công suất trên nhánh N-5:

Trang 17

Từ đó ta chọn Ftc = 120 mm2 tương ứng với dây AC-120 có dòng điện tối đa cho phép

Trang 18

N-5N-2N-4N-1N-62-36-1

2.2.1.4 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.

a Xét đoạn N-5:

( ) ( )

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý

b Xét đoạn N-4:

( ) ( )

c Xét đoạn N-6 (khi đứt đoạn N-1):

( )

d Xét đoạn N-1 (khi đứt đoạn N-6):

Trang 19

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý.

e Xét đoạn N-2 (khi 1 dây của đoạn N-2bị đứt):

( ) ( )

2.2.1.5 Tính toán tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố.

- Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình

- Kiểm tra tổn thất điện áp lúc sự cố:

Khi sự cố đứt một mạch N-2 của nhánh liên thông N 2-3:

[

Khi sự cố đứt một mạch của mạch vòng N-6-1: (Khi đứt nhánh N-1)

Trang 20

( )

Khi sự cố đứt một nhánh của mạch vòng N-6-1: (Khi đứt nhánh N-2)

Khi sự cố đứt một mạch trên đường dây kép:

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc ở chế độ sự cố và công suất cực đại Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng là nhánh N-6-1,Với

Nhánh

Loại dây

Trang 21

2.2.2 Phương án 2.

- Công suất trên nhánh N-1:

Trang 22

Vì mạng điện thiết kế ở đây là mạng điện khu vực nên ta chọn điện áp vận hành chung cho toàn mạng là 110kV.

2.2.2.3 Chọn đường dây và tiết diện dây dẫn.

Áp dụng công thức tương tự phương án 1 ta có bảng sau:

Nhánh

N-1N-2N-4N-5N-6

Trang 23

Trang 24

( )

d Xét đoạn N-6 (khi đứt đoạn N-5):

( )

e Xét đoạn N-2 (khi 1 dây của đoạn N-2 bị đứt):

( ) ( )

Do tiết diện dây trong mạch vòng là không như nhau nên ta tính lại phân bố công suất :

̇̇

Trang 25

- Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình

Khi sự cố đứt một mạch N-2 của nhánh liên thông N 2-3:

[

Trang 26

Nhánh

Loại dây

Trang 27

- Công suất trên nhánh N-4:

Trang 28

Vì mạng điện thiết kế ở đây là mạng điện khu vực nên ta chọn điện áp vận hành chung cho toàn mạng là 110kV.

2.2.3.3 Chọn đường dây và tiết diện dây dẫn.

Tương tự phương án 1 và 2 ta có bảng :

Nhánh

N-4N-3N-1

Trang 29

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân Hướng dẫn: PGS Nguyễn Hữu Hiếu 252-5 0,36 0,27 0,45 1 2,36 2,14 AC-70 265

a Xét đoạn N-4:

( ) ( )

b Xét đoạn N-2 (khi đứt đoạn N-5):

( )

Trang 30

Xét đoạn N-1-6:

( ) ( )

- Kiểm tra tổn thất điện áp lúc bình thường:

+ Nhánh N-4:

+Nhánh N-1:

Nhánh N-1-6:

Trang 31

Trang 32

+Nhánh N-5:

+Nhánh N-2:

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc bình

thường, nhánh N-1-6 có tổn thất điện áp lớn nhất:

Nhánh

Loại dây

Trang 33

CHƯƠNG 3: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ LẬP BẢNG

THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT PHÂN TÍCH

VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TỐI ƯU.

Việc quyết định lựa chọn phương án nào cần phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kỹthuật - kinh tế Tính kinh tế của mạng điện được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu, trong

đó vốn đầu tư ban đầu (K) và phí tổn hàng năm (Z) là hai chỉ tiêu cơ bản nhất

- Vốn đầu tư ban đầu (K), bao gồm chi phí: vạch tuyến, dựng cột, sứ dây dẫn, mua đất, đền bù giải tỏa và chi phí xây lắp

So sánh các phương án nhằm mục đích chọn ra phương án tối ưu, phương án kinh

tế nhất có phí tổn hằng năm bé nhất và vốn đầu tư ban đầu nhỏ

- Phí tổn hằng năm (Z) gồm chi phí: khấu hao, sửa chữa, phục hồi mạng điện và tiềntổn thất điện năng, được tính theo công thức sau:

Z = (avh + atc).K + ΔA.CTrong đó:

- K: vốn đầu tư của mạng điện (chỉ tính vốn đầu tư xây dựng đường dây); đối với đường dây kép lấy 1,6 lần vốn đầu tư đường dây đơn

Đường dây đơn: K = K0.l

Đường dây kép: K = 1,6.K0.l

K0: Giá thành 1km đường dây

l: chiều dài đường dây

- avh: hệ số vận hành đối với đường dây trong mạng điện

(Đối với đường dây cột thép , lấy: avh = 3% = 0,03)

- atc: hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (lấy Ttc = 8 năm)

Trang 34

Trang 35

= (0.124 + 4500*10-4)2 *8760 = 2886 (h)

P: tổn thất công suất trên đường dây =

- C: giá thành 1 kWh điện năng tổn thất (C = 900đ/kWh = 0,9x106 đ/MWh)

- Khối lượng kim loại màu sử dụng:

M = m0.l (kG)

- L: chiều dài tuyến đường dây (kM)

- m0: khối lượng cho 1km đường dây

Đường dây đơn : M = 3.∑m0.l (kG)

Trang 36

- Tổng tổn thất công suất trong toàn mạng điện:

∑

- Tổn thất điện năng hàng năm trong toàn mạng điện:

∑

3.1.2 Vốn đầu tư xây dựng đường dây

Vốn đầu tư của mạng điện :

K =

Với: Vốn đầu tư của đường dây đơn :

Với: Vốn đầu tư của đường dây kép :

Trang 37

3.1.4 Khối lượng kim loại màu sử dụng

Tổng khối lượng kim loại màu:

Trang 38

∑

K =

Với: Vốn đầu tư của đường dây kép :

3.3.1 Tính toán tổn thất điện năng.

Trang 39

∑

( )

∑

K =

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Quân

Trang 40

Với : Vốn đầu tư của đường dây kép : ∑

M (kg)

Qua bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế của 3 phương án, ta thấy các chỉ tiêu của phương

án 1 (phí tổn hằng năm, vốn đầu tư ban đầu, tổn thất điện năng hằng năm, khối lượng

kim loại sử dụng, tổn thất điện năng lúc bình thường) thấp nhất; sơ đồ mạng điện có khả

năng phát triển tốt Do đó, ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế

Tiêu đề	Thiết kế Mạng điện Khu vực Cung cấp điện Cho 6 hộ Tiêu thụ từ Thanh góp Cao áp của hệ Thống điện
Tác giả	Nguyễn Văn Quân
Người hướng dẫn	PGS. Nguyễn Hữu Hiếu
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điện - Điện tử
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	1,47 MB