Đồ án môn cung cấp điện epu

Từ đây ta sẽ tiến hành đề xuất phương án nối dây và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật.CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 2.1 Mở đầu Mục đích của tính t

Lời nói đầu

Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đòi hỏi trình

độ khoa học kĩ thuật cao Ngành điện là ngành hạ tầng cơ sở, có ảnh hưởng vô cùng quan trọng đối với sự phát triển của các ngành kinh tế khác, đang được ưu tiên phát triển cũng yêu cầu trình độ theo kịp và đáp ứng được nhu cầu Trong hệ thống điện nước ta hiện nay, phụ tải phát triển ngày càng nhanh nên việc quy hoạch và thiết kế mới, phát triển mạng điện đang là vấ đề quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung.

Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phânphối điệncho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế.

Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm một nguồn điện và sáu phụ tải loại I và loại III Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu

cơ bản của một mạng điện.

Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau.

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc

biệt cám ơn thầy giáo Ths Phạm Anh Tuân đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ

MỤC LỤC

Nội dung

Chương I Phân tích nguồn và phụ tải

Chương II Để xuất phương án nối dây và tính toán chỉ tiêu

Chương V Tính toán chính xác cân bằng công suất trong các

Chương VI Tính điện áp tại các nút phụ tải và lựa chọn

Chương VII Tính các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của mạng

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmaxtừ 4200 – 4400h

Từ đây ta sẽ tiến hành đề xuất phương án nối dây và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật.

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ

TIÊU KỸ THUẬT 2.1 Mở đầu

Mục đích của tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp và đảm bảonhững yêu cầu quan trọng nhất như cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao.Muốn làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn

sơ đồ cung cấp điện Trong đó có những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp,…

Trong quá trình thành lập các phương án nối điện cần phải chú ý tới các

nguyên tắc như:

 Mạng điện phải đảm bảo tính an toàn, cung cấp điện với độ tin cậy cao

 Đảm bảo chất lượng điện năng như tần số, điện áp,…

 Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư nhỏ, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành nhỏ

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, vận hành đơn giản, linh hoạt, có khả năng phát triển

2.2 Đề xuất các phương án nối dây

Trong thiết kế lưới điện, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện, người ta thường sử dụng phương pháp liệt kê nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của nguồn

và phụ tải cũng như đặc điểm của chúng, ta đề xuất 3 phương án nối dây như sau:

Ph

ươ ng án 1.

T2 (3)

T4 (1)

T5 (1) T3 (1)

 Cấp điện áp phải phù hợp với tình hình lưới điện hiện tại và phù hợpvới tình hình lưới điện quốc gia.

 Đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này

Việc lựa chọn điện áp định mức của mạng điện có thể được tính theo công thức kinh nghiệm sau:

Trong

đó

U  4,

 L: Khoảng cách truyền tải, km

 P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW

b Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh

tế của dòng điện, nghĩa là:

Trong đó:

Fi



Ii n*Jkt

(2.2)

 Fi: Tiết diện dây dẫn, mm2

 Ii: Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A

 Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện, Ở đây ta có J kt  1,1 A/mm2

 Uđm: điện áp định mức của mạng điện, kV

 Smax: công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây dẫn 110kV, để không xuất hiện vầng quang thì các dây

nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F  70mm 2

c Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

 Pi, Qi : Công suất chạy trên đường dây thứ i, MW

 Ri, Xi : Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i, Ω

Đối với đường dây 2 mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng:

ΔUUisc % = 2ΔUUibt%

b Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây N-T1:

 Công suất toàn phần:

Chọn dây 1x AC 120 [Mạng lưới điện; Nguyễn Văn Đạm; Trang 196]

Tương tự ta có kết quả tính tiết diện dây dẫn của các đường dây trong phương

7 ACO 240 0.13 0.357 3.11N-2 249.94 1 1.1

227.2

1 ACO 240 0.13 0.357 3.11 N-3 172.97 2 1.1 78.62 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-4 178.93 2 1.1 81.33 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-5 207.50 2 1.1 94.32 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-6 184.90 2 1.1 84.04 AC 95 0.33 0.397 2.87

c Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông sốđơn vị của đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B theo cáccông thức sau:

Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-T1:

 Trong chế độ làm việc bình thường:

Đường dây ΔUU BT (kV) ΔUU SC (kV) ΔUU BT , % ΔUU SC , %

T4 (1)

T5 (1) T3 (1)

Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như sự cố đều nằm trong giớihạn cho phép

Trong đó: tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 1 có giátrị:

Umax bt %  U N T 1 %  8,83%

Umax sc %  U N T 5 %  7, 34%

Tính toán đối với các phươngán còn lại được tiến hành tương tự như vớiphương án 1

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-T6 là:

3

 1, 05 * ST 3T 4

29

= 0,88 1, 05 * 34, 09  68, 75(MVA)Kết quả tính điện áp trên các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện phương án 2 được cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Các giá trị công suất và điện áp phương án

P (MW)

Q (MVAr)

S (MVA)

U KN

(kV)

U đm

(kV) N-3 12.04 0.88 60.5 32.65 68.75 135.87 110

0.8

4 42 27.13 50.00 113.17 110

b Chọn tiết diện dây dẫn

Kết hợp với các bảng phụ lục 2.3.4 sách Mạng lưới điện của Nguyễn Văn Đạm tatính được các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện phương án 2 ở bảng2.3

Bảng 2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 2.

Đường dây I (A) Số dây n j

F (mm) Loại dây

1.

1 164.02 AC 185 0.17 0.377 3.05N-5 463.8

1.

1 210.83 ACO240 0.13 0.357 3.11 N-6 447.9

1.

1 203.60 ACO240 0.13 0.357 3.11 3-4 178.9

1.

1 81.33 AC95 0.33 0.397 2.87 5-2 249.9

1.

1 227.21 ACO 240 0.13 0.357 3.11 6-1 262.4

1.

1 238.57 ACO 240 0.13 0.357 3.11

c Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông số đơn vịcủa đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R X B Kết quả cho

trong bảng 2.4

Bảng 2.4 Tính toán tổn thất phương án 2.

Đường dây

R (Ω)

X (Ω) B (S) ΔUP (MW)

ΔUQ (MVAr)

ΔUU (kV) N-3 1.02 2.27 73.45 0.40 0.89 1.24

101.1

6-1 1.04 2.86 24.88 0.21 0.59 1.10

Tính tổn thất điện áp trên đường dây T3-T4:

 Trong chế độ làm việc bình thường:

Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố

Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố ta không xét

các sự cố xếp chồng, nghĩa là sự cố xảy ra đồng thời trên tất cả các đoạn của đường

dây đã cho, chỉ xét sự cố của đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.

Đối với đường dây N-T3-T4 khi ngừng một mạch trên đoạn N-T3 sẽ gây nguy hiểm hơn

Khi ngừng một mạch trên đường dây N-T3.tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây N-T3-T4 là:

Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường và sự cố đều nằm trong giới hạn cho phép Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây phương án 2 cho trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 2.

Đường dây ΔUU BT (kV) ΔUU SC (kV) ΔUU BT , % ΔUU SC , %

Umax bt %  U N T 5T 2 %  4, 96%

Umax sc %  U N T 5T 2 %  13, 79%

2.3.1.3 Phương án 3

P (MW)

Q (MVAr)

S (MVA)

U KN

(kV)

U đm

(kV) N-3 12.04 0.88 29.00 15.65 32.95 94.69 110

0.8

4 40.00 25.84 47.62 113.44 110 5-6 5.10 0.88 31.00 16.73 35.23 97.15 110

b Chọn tiết diện dây dẫn

Kết hợp với các bảng phụ lục 2.3.4 sách Mạng lưới điện của Nguyễn Văn Đ3m ta tính được các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện phương

án 2 ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 3.

Đường dây I (A) Số dây n j

F (mm) Loại dây

1.

1 78.62 AC95 0.33 0.397 2.87 N-4 429.4

1.

1 195.20 ACO240 0.13 0.357 3.11 N-5 406.1

1.

1 184.62 AC185 0.17 0.377 3.05N-1 262.4

1.

1 238.57 ACO240 0.13 0.357 3.11 4-2 249.9

1.

1 227.21 ACO 240 0.13 0.357 3.11 5-6 184.9

1.

1 84.04 AC95 0.33 0.397 2.87

c Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông số đơn vị của đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R X B Kết quả cho trong bảng 3.4

Bảng 3.4 Tính toán tổn thất phương án 3.

Đường dây

R (Ω)

X (Ω) B (S) ΔUP (MW)

ΔUQ (MVAr)

ΔUU (kV) N-3 1.99 2.39 69.12 0.18 0.21 0.86

142.7

4-2 5.61

15.4 1

Bảng 3.5 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 3.

Đường dây ΔUU BT (kV) ΔUU SC (kV) ΔUU BT , % ΔUU SC , %

Umax bt %  U N T 1 %  5, 74%

Umax sc %  U N T 5 %  10, 00%

Các kết quả trên có được là tính toán theo phương án sơ bộ để đơn giản mạch điện Để có những kết quả chính xác hơn ta phải tính chi tiết theo sơ đồ thay thế Sau đây ta sẽ làm theo phương pháp này ví dụ đối với đoạn đường dây N-

 Đoạn đường dây T3-T4:

Dòng điện chạy trên đường dây:

1, 05*

P T 4 CosT 4

S  29 1, 05* 30  68, 75(MVA)

Dòng điện:

Ubt  U1  U2  1, 30  3, 24  4, 54(kV )

USC  2U1  U2  2 *1, 30  3, 24  5,84(kV )

Các giá trị tổn thất điện áp của các phương án được tổng hợp ở bảng 4.4

Bảng 4.4 Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so

sánh.

U

Tổn thất điện áp Phương án

3.2 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế.

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức nên để đơn giản ta không xét đến vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

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

Z  (a tc  avh )* K d  A*C Trong đó:

 a tc : Hệ số hiệu quả vốn đầu tư ( a tc = 0,125)

 a vh : Hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện ( a vh =0,04)

 K d : Tổng vốn đầu tư về đường dây

 A : Tổng tổn thất điện năng hàng năm

 k 0i : Giá thành xây dựng một đường dây một mạch.đ/km.

 L i : Chiều dài đường dây thứ i.

Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức:

A  Pi max *

Trong đó:

  : Thời gian tổn thất công suất cực đại

Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính như sau:

 Uđm: Điện áp định mức của mạng điện

Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức:

  (0,124 

4 )2 *8760

Trong đó:

 Tmax : Thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

3.3 Tính kinh tế cho các phương án đã đề ra.

3.3.1 Phương án 1

Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây N-T1:

P  3* I 2 * R  3* 262, 432 *5, 97  1, 23(MW )

Tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự

Kết quả tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Tính toán tổn thất phương án 1.

Đường dây (Ω)R (Ω)X B (S) ΔUP (MW) (MVAr)ΔUQ (kV)ΔUU

N-1 5.97

16.3 8

142.7

N-2 9.63

26.4 5

3.3.1.1 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện.

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được dặt trên cùng một cột thép (cột kim loại) Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây N-T1 được xác định như sau:

K  k * Lđ 483*106 * 45,89  22165.44(106 )

1 01 1

Kết quả vốn đầu tư xây dựng được cho trong bảng 1.7

240 483 22165.44 4200 2592.40 3195.43 7491.81 N-2 1.81

ACO

240 483 35787.66 4200 2592.40 4679.59 11520.47 N-3 0.18 AC 95 283 5452.43 4400 2786.52 496.91 1495.94 N-4 0.51 AC 95 283 14447.09 4400 2786.52 1409.00 4074.57 N-5 0.98 AC 95 283 20907.40 4400 2786.52 2742.30 6740.48 N-6 0.76 AC 95 283 20381.03 4400 2786.52 2122.46 5909.82

3.3.1.2 Xác định chi phí vận hành hằng năm

Tổng chi phí vận hành hằng năm được tính theo công thức:

Y  a vhd * K d  A*CThời gian tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây N-T1 bằng:

1  (0,124  4200 *10 ) *8760  2592.40(h)

Tổn thất điện năng trên đường dây N-T1 bằng:

A1  P1 *1  1, 23* 2592.40  3195.43(MWh)Chi phí vận hành hằng năm cho đường dây N-T1:

Ta có kết quả tổng hợp chi phí cho trong các bảng sau:

Bảng 1.7 Tổn thất công suất và vồn đầu tư xây dựng các đường dây phương án 1.

240 6 0 N-3 0.18 AC 95 283 5452.43 4400

2786.5

2 496.91 1495.94 N-4 0.51 AC 95 283

14447.0

9 4400

2786.5

2 1409.00 4074.57 N-5 0.98 AC 95 283

20907.4

0 4400

2786.5

2 2742.30 6740.48 N-6 0.76 AC 95 283

Z (10 6

đ) N-3 0.40 AC 185 441 8496.55 4400

2786.5

2 1114.10 2738.85 N-5 1.94

ACO24

35682.9 5

36.9

3 142.84 276.69 6219.71 N-6 1.76

ACO24

34784.5 9

36.3

7 142.71 251.32 6041.04 3-4 0.32 AC95 283 9112.42 4400

2786.5

2 888.72 2570.02 5-2 0.79 ACO240 483

15710.5

0 4400

2786.5

2 2208.13 5241.99 6-1 0.21

ACO

240 483 3864.00 4400

2786.5

2 598.76 1356.07 Tổng 5.42

24167.6 7

Bảng 3.7 Tổn thất công suất và vồn đầu tư xây dựng các đường dây phương án 3.

34.8

8 142.38 163.36 4264.44 N-5 1.94 AC185 441 32580.08

32.5

0 141.85 275.52 5706.33 N-1 1.23 ACO240 483 35464.70 4200 2592.40 3195.43 9686.19 4-2 1.05 ACO 240 483 20853.07 4200 2592.40 2726.74 6712.85 5-6 0.09 AC95 283 1443.02 4400 2786.52 240.44 526.63

Chi phí trung bình hằng năm:

 Đoạn đường dây T3-T4:

Tổng vốn đầu tư đường

dây:

k d  1, 6 * k0 * Lđ 1, 6 * 283* 20,12  9112, 42(10 )

Tổn thất công suất:

P2  0, 32(MW )Thời gian tổn thất công suất:

a tc  0,125

a vh  0, 04Nên:

 Đoạn đường dây N-T3:

Tổng vốn đầu tư đường

dây:

k d  1, 6 * k0 * Lđ 1, 6 * 441*12, 04  8496.55(10 )

Tổn thất công suất:

P1  0, 49(MW )Thời gian sử dụng công suất cực đại:

T  P max T 3 *T max T 3  P max T 4 *T max T 4

Tổn thất điện năng:

A  P *  0, 49* 2786.52  1114.10(MWh)

Tổng chi phí:

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án được tổng hợp trong bảng 4.3

Bảng 4.3 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của các phương

Trong chương này ta đã sử dụng các chỉ tiêu kinh tế để so sánh các phương án

đã đề ra Qua các kết quả tính toán ta nhận thấy rằng phương án 2 là phương án tối ưunhất Trong chương tiếp theo ta sẽ lựa chọn máy biến áp và sơ đồ các trạm cho phương án này

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO

PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN 4.1 Mở đầu

Máy biến áp là thiết bị chủ yếu trong trạm biến áp.đóng vai trò rất quan trọngtrong hệ thống điện.Việc lựa chọn đúng vị trí đặt trạm.sơ đồ trạm.số lượng và côngsuất máy biến áp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc cung cấp điện và yêu cầu của phụtải

Trong chương này ta sẽ lựa chọn máy biến áp và sơ đồ các trạm chophương án tối ưu nhất đã chọn tức phương án 2

4.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp

Hệ thống phụ tải trong mạng điện thiết kế gồm 4 phụ tải loại I và 2 phụ tảiloại III.Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này yêu cầu đặt hai máy biến áptrong mỗi trạm tới phụ tải loại I và một máy biến áp trong mỗi trạm tới phụ tải loạiIII

Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm được xác định:

 Đối với phụ tải loại III có một máy biến áp thì:

S đmBA  S T

 Đối với phụ tải loại I có hai máy biến áp thì máy biến áp có công suất nhỏ hơn phải thỏa mãn:

k qtđ*mB S A T

S k qt  1, 4Trong trường hợp sự cố xảy ra thì máy biến áp có công suất nhỏ hơnphải thỏa mãn:

k qtđ*mB S A T

S k qt  0, 4Hay ta có:

Trong đó:

k (n

1)

 S T : công suất yêu cầu lúc phụ tải cực đại của trạm MVA

 k: hệ số quá tải của máy biến áp k=1,4

 n: số máy biến áp trong trạm

Công suất của máy biến áp trong trạm 1:

TPDH- 32000/110

TPDH- 32000/110

TPDH- 32000/110