Đề Tài Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực

Trang 2

LOI NOI DAU

Lich 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 dụng rộng rãi nhất

Bên cạnh những ưu điểm nổi bật như: Dễ đàng chuyền 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 xảy 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 dién 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 điện 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 đụng 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

Trang 3

Đồ án môn học Lưới điện

Chuong 1:

CAN BANG CONG SUAT TAC DUNG VA CONG SUAT PHAN KHANG

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

bằng công suất tác dụng và cân bằng công suất phản kháng

1 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:

5Pr = 5Py = M.EPy+ZAP ma tLP at LP

Trong đó:

5P; : Tổng công suất phát

5Py.: Tổng công suất yêu cầu

m: Hệ số đồng thời (trong đồ án môn học lấy m = 1) XP„ : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

EPa¿: Tổng công suất dự trữ trong hệ thống

(Trong phạm vi đồ án lấy >Pa =0, >XPa = 0)

DAP nai Téng tổn thất công suất trong mạng điện, >AP„a =

5%* EP

=P ot :Tổng công suất các nút phụ tải

*3P„= Pị + Pạ+ Py + Pyt Ps + Pg= 32 + 34 + 30 + 28 + 26 + 28 = 178 (MW)

* 25APma = 5%*3Pp= 5%*178 = 8.9 (MW)

Trang 4

= SPp =5Py¿= 178 + 8.9 = 186.9 (MW)

II CÂN BẰNG CÔNG SUAT PHAN KHANG

Cân bằng công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ồn 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 thông được biểu diễn bằng biểu thức:

(Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết >QL = XQc) XQat: Téng công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0) Q4: Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0)

= XQ¿c= m*ŠXQp+ XAQba 5Q, là tổng công suất phản kháng của phụ tải

Ta thấy 5Qyem< 5Qp, nên 0 phải bù sơ bộ công suất phản kháng

Trang 5

CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VẺ MẶT KỸ THUẬT - KINH TẾ

Nguyên tắc chủ yếu nhất của thiết kế mạng là cung cấp điện kinh tế và đảm bảo ồn 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 lớn 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, đẻ 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 dự 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

Trang 7

Trang 8

Il XET CAC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT

1.Phương án I

1.1 Sơ đồ nối dây và các thông số của phương án

*Sơ dé nối dây:

Trang 9

*Thông số kỹ thuật của phương án

Doan DD N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Prax (MW) 32 34 30 28 26 28 Qmax (MV Ar) 15.36] 16.32 144| 1344| 1248| 13.44

L (km) 781| 7071| 72.11) 72.11] 82.46| 80.62

1.2 Chon dién ap dinh mitc cua mang

Điện áp định mức của hệ thông được tính theo công thức kinh nghiệm:

U¡= 4.34 *.ÍI,+16*P, (kV)

l: Chiều dài của đoạn thir i

P; : Công suất tác dụng của đoạn thứ ¡

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„a„= 5000 h thì mật độ kinh tế của đòng điện là:

Trang 10

Trong đó I là dòng điện làm việc trên 1 mạch của đường dây và được tính theo công thức:

ES 193 (a) n*43*U les

P: Công suất tác dung trên đường dây, MW

Q: Công suất phản kháng trên đường dây, MVAr

n: Số mạch

Uạm : Là điện áp định mức của mạng điện

* TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG ĐOẠN

Chon F,.= 95 mm’ tương ứng với dây AC95 có dòng điện tối đa cho phép

18 Top = 330 (A)> I„= 197.92 (A)

Trang 11

1„= 330 (A)> I„= 174.62 (A)

Vay tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý

Top = 330 (A) > I„= 151.36 (A)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý

*Xét đoạn N- 6:

Trang 12

1„= 330 (A)> I„= 162.96 (A)

Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là hợp lý

*Từ các tiết diện F¡ vừa chọn được ta tra bảng B.6 trong giáo trình

“Mạng và hệ thống điện” và lập được bảng số liệu của phương án I như sau:

P¡, Q¡: Công suất tác dung và công suất phản kháng trên đường dây

Rị, X¡: Điện trở và điện kháng của đường dây

Các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép:

Trang 13

Trang 14

- Khi sự cố đứt một đây trên đoạn N-3

2*Pys * Rys +2* Ons *X,

Sự cố nặng nề nhất là đứt 1 mạch trên đoạn N- 5, khi đó:

2*Pys * Rs +2'0u *Xys =11.88%

Trang 15

- Thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật của phương án

- Khả năng mở rộng phụ tải cao

- Sự cố giữa các mạch không ảnh hưởng đến nhau

nhiều

2.Phương an II

2.1.Sơ đỗ nối dây và các thông số của phương án

*Sơ đô nôi dây:

Trang 17

2.2.Chon dién dp dinh mitc cia mang

Tính toán tương tự như phương án I ta cũng chọn điện áp định mức của

mạng là Ugm= 110 kV

2.3 Xác định tiết diện dây dẫn trên các đoạn đường dây

* Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương an I, cuối cùng ta có

bảng số liệu tính toán của phương án như sau:

2.4.Tinh todn ton thất điện áp trong các chế độ vận hành bình thường và

khi sự cô năng nề nhất

Tính toán tương tự như phương án Ï ta có:

* Trên đoạn N-2:

Trang 18

3.1.Sơ đô nối dây và các thông số của phương án

*Sơ đồ nói đây:

Doan DD N-2 N-3 3-1 N-4 N-5 4-6 Prax (MW) 34 62 32 56 26 28 Qmax (MIVAr) 1632| 2976| 1536| 2688| 1248| 13.44

L (km) 7071| 7211| 2236| 72.11] 8246| 36.05

Trang 19

mang là: Ua„= 110 kV

3.2.Chọn điện áp định mức của mạng

bảng số liệu tính toán của phương án như trang bên

* Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương án I, cuối cùng ta có

Trang 20

Mop maxbt = 9.06% < 15%

Mop maxse = 18.12% < 20%

Kết luận :

- Thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật của phương án

- Khả năng mở rộng phụ tải cao

- Sự có giữa các mạch không ảnh hưởng đến nhau nhiều

4.Phương án IV

4.1.Sơ đề nối dây và các thông số của phương án IV

*Sơ đồ nói dây:

*Thông số kỹ thuật của phương án IV

Trang 21

* Việc chọn tiết diện được là tương tự như phương an I, cuối cùng ta có

bảng số liệu tính toán của phương án IV như trang bên:

Trang 22

- Kha nang mở rộng phụ tải cao

- Sự cố giữa các mạch không ảnh hưởng đến nhau nhiều

Trang 23

5.2.Chon dién ap dinh mitc cua mạng

mạng là Ua„= 110 kV

* Việc chọn tiết điện được là tương tự như phương an I, cuối cùng ta có

bảng số liệu tính toán của phương án V như trang bên:

Trang 24

Phương án này không đạt chỉ tiêu kỹ thuật, vì vậy ta loại

5 Tong kết các phương án về mặt kỹ thuật

Qua phân tích chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án ta thấy các phương an I,

Ill va IV dat chi tiêu kỹ thuật, còn phương án II không đạt chỉ tiêu kỹ thuật Vì

thé ta lay các phương an I, IIL, IV xét tiếp chỉ tiêu kinh tế để chọn ra phương án tối ưu nhất

II SO SÁNH CAC PHUONG AN VE MAT KINH TE

Việc quyết định lựa chọn phương án thiết kế cấp điện nào cũng phải dựa

trên cơ sở so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế

Trong phần trước ta đã so sánh về mặt kỹ thuật và đưa ra các phương an I,

IH và IV là đạt chỉ tiêu kỹ thuật Mục này ta so sánh các phương án về mặt kinh

tế để lựa chọn phương án tối ưu

Khi tính toán về mặt kinh tế giữa các phương án ta có các giả thiết sau:

1- Số lượng máy biến áp bằng nhau

2- Số lượng máy cắt bằng nhau

3- Số lượng dao cách ly bằng nhau

Ta tiến hành so sánh về mặt kinh tế nhờ tính toán chỉ phí hàng năm Z tìm Zmịn để đưa ra phương án hợp lý nhất

Hàm chỉ phí Z tính theo công thức

Z=(au+ta.)*Ka +AA*C

Trong đó:

ayn: Hé số vận hành với ay,= 0.04

a„ : Là hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn a„ = 0.125

C = 500 d/kwh = 5*10°d/MWh la gid 1 kWh (Mwh) điện năng tồn

Trang 25

"

đt LƠ vụ

am

SAP; : Téng tổn thất công suất ở chế độ cực đại AP; =

+ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

= 3411 (h)

K = rkoi*l*a

koi: Sudt đầu tư cho 1 km đường dây

1: Chiều dài của đường dây

a =1: đối với đường dây một mạch

a=1.6: Đối với đường dây có hai mạch

ĐoạnĐD | N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Prax (MW) 32 34 30 28 26 28 Qua, 15.36] 16.32 144| 13.44) 1248| 1344

(MVAn)

L (km) 78.1| 70.71| 72.11] 72.11] 8246| 80.62 Loai day AC95| AC95| AC95| AC95] AC70| AC95

Trang 26

Đoạn ĐD | N-2 N-3 3-1 N-4 N-5 N-6 K; (10°) | 32.017,49 | 50.880,82 | 7.441,41 | 32.651,41 | 27.442,69| 36.504,74 AP; (MW) 1.37 2.39 0.53 0.95 1.30 1.06

Trang 27

3.Phương án II

L (km) 7071| 7211] 22.36) 7211| 8246| 36.05 Loai day AC95 | ACI85 | AC70 | AC150 | AC70 | AC95

Tính toán tương tự như trên ta có bảng tổng kết phương án III

IV.TÔNG KÉT VÀ LỰA CHON PHƯƠNG ÁN

Từ các tính toán ở phần trên ta có bảng tổng kết số liệu các phương án:

Từ bảng ta nhận thấy phương án I là phương án tối ưu nhất Vậy ta chọn

phương ánI là phương án chính thức để tính toán trong đồ án môn học nay

Trang 28

Chương 3:

LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUÁT CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP,

SO DO NOI DAY CUA CAC TRAM, VE SO DO TOAN MANG

DIEN

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 nói dây chi

tiết của các trạm biến áp, chọn số lượng, công suất của các máy biến ap tai các trạm đó

I LUA CHON MAY BIE

Dựa vào công suất của phụ tải, và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải

trong hệ thông các MBA là khác thường ở đây chọn máy biến áp hai cuộn dây

có điều chỉnh điện áp dưới tải

Các MBA có U‹a„=115 kV có thể điều chỉnh điện áp dưới tải trong dải:

Uạc= + 9X1,78% Ucam

Toàn bộ các hộ tiêu thụ là hộ loại một nên ta chọn mỗi trạm có 2 máy biến

áp làm việc song song

Công suất định mức của các MBA chọn theo S„„ của phụ tải trong đó có

xét đến trường hợp nếu 2 MBA đang làm việc song song mà có một MBA có

sự cố thì máy kia chịu quá tải với hệ số quá tải k=I.4 (không cho phép quá tải của MBA vượt quá 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ)

Công suất chọn MBA phải thảo mãn

Trang 29

Số liệu kỹ thuật SL tính toán

«yy j @ |" | aw) | @w | F” | (@) |(ð)J @&VAr)

Trang 30

II CHỌN SƠ ĐÒ NÓI DÂY HOP LY CUA CAC TRAM

Trong đồ án môn học ta cần đến 3 loại: Trạm nguồn, trạm trung gian và trạm cuối

J.Trạm nguôn

Trạm nguồn là trạm biến áp tăng áp từ U„r lên Uamcủa đường truyền tải Đây là trạm biến áp lớn và quan trọng nhất trong hệ thống

- Tại trạm nguồn chọn hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc

- Tại trạm nguồn có 5 lộ ra các máy cắt

Sơ đồ nối dây trạm nguồn

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 nối với nhau bởi máy cắt

Sơ đồ trạm trung gian

Tiêu đề	Đề Tài Thiết Kế Mạng Lưới Điện Cho Một Khu Vực
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	7,51 MB