Đồ án Thiết kế mạng điện & trạm biến áp

Tuy luận văn tốt nghiệp của em đã được hoàn thành nhưng do hạn chế về kiến thức ,thời gian làm luận văn cũng như kinh nghiệm của em nên luận văn tốt nghiệp này sẽ không tránh khối sự thi

BO GIAO DUC & DAO TAO TRUONG DAI HOC KI THUAT CONG NGHE TPHCM

KHOA DIEN — DIEN TU NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

NGUYÊN VĂN DŨNG

104103010

THIẾT KÉ MẠNG & TRAM BIEN AP

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn:

Giáo viên phản biện:

44

me perm my YT 7® ^4 AUTON GS GEL = KN ~

“tar WORE BOG Se vú aren fp Đà

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập — Tự Do ~ Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN -ĐIỆNTỬ ó7 oQa

CEE EO

NHIEM VU LUAN AN TOT NGHIEP

Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

1 Đầu để luận án tốt nghiệp :

3 Ngày giao nhiệm vụ luận dn : 3/40/2008

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :ồ/4/ ‘2009

5 Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

I/ CÁ va kúW / lu is ntti en xsc

SH y1 2 HH xe rye iẳiẳầẳầẳ

22222 2e gan ee đc cu HH HH rr Hung he eeỏ

Nội dụng và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH Ngày Ð tháng 10 nam 200.7 (Ký và ghi nà họ tân)

Nghệ Dac biét GVHD HO VAN HIẾN đã nhiệt tình hướng dẫn và truyền đạt những

kiến thức cơ bản trong suốt thời gian học tập tại trường

Tuy luận văn tốt nghiệp của em đã được hoàn thành nhưng do hạn chế về kiến thức ,thời gian làm luận văn cũng như kinh nghiệm của em nên luận văn tốt nghiệp này sẽ không tránh khối sự thiếu sót Em rất mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến

bạn bè và sự chỉ dẫn thêm của quý Thầy

Xin chân thành cảm ơn

SV: Nguyễn Văn Dũng

Trang 1

THIET KE MANG DIEN., sssssssssssssecosscssssssscnscesessssssssonssssssssvsassenssenessascrscseseenseseeees 4

I.KHÁI NIEM, csssssssssssssssccccscsssssssssssssssussussssssecessensssssnssssssssssssusesessssssesssssssssssnesses 5 H.CÂN BẰNG CÔNG SUÁT TÁC DỤNG ettkESESEECSvtrtrrrrrr 5 HI.CÂN BẰNG CÔNG SUÁT PHẢN KHANG ponsssssssssssssssossssssteseseoeeoseesesseeseeccce 5 CHƯƠNG II: DỰ KIÊN CÁC PHƯƠNG ÁN VẺ MẶT KĨ THUẬT 6 IL.LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN 2 s- se 2sv22ksSESe9EE9250912511501552 6

I.MUC DICH sesssvovesccensncsssnnesecoesgcessssnussssccescetesssssusssoessssesssntunseseeecensesessussecseseseeee 23

II TINH TOAN 2 cccccssssssssssssssssessccsssccsssssesssssscssssvssssssssssssssssssstossescesescccesesceccesseosees, 23 CHƯƠNG IV :SƠ ĐÒ NÓI DÂY CHI TIẾT CHỌN MÁY BIÉN ÁP 26 T.YEU CAU, ccssssssccssssssssssssssssssssssscccessssssssssssssssssassssssssasosssssssussssssesetasessosesccssesecccce 26

II CHỌN MÁY BIÉN ÁP CUNG CÁP CHO PHỤ TẢI 1: - 26

II CHON MAY BIEN ÁP CUNG CÁP CHO PHỤ TẢI 2 ss¿ 27 CHƯƠNG V: BÙ KINH TẾ TRONG MẠNG ĐIỆN . -ccsecoccresssee 30 I.BỦ KINH TẾ G G G0 8E 5 1115951111111 nu 30

TH SỐ LIỆU - - - - Ă CC SH K ST ng no 31 CHƯƠNG VI:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH cccccsecoccvveeseoccrvrrxee 32

I TINH TOAN PHUONG AN 2 MAY BIEN AB vssssssssessoossesccssccssececoccsscecoccsssssa 32

II TINH TOAN PHUONG AN 3 MAY BIEN AP visssssscssssssessssccsssececcccsececcccccss.n 36 TIT SO SANH PHUONG AN3 ccccscssssssssssssssssssssssssssssssssssossscostsesesecccoscccoeecceeescssss 39 CHUONG VII: CHỌN KHÍ CỤ VÀ CÁC PHÀN TỬ DẪN ĐIỆN 41 CHON KHI CU VA CAC PHAN TU DAN ĐIỆN PHÍA 110 KV 41

I CHON THANH GOP 110 KV.i.ccsccscssssssssuscsassssssssesssssssossessssesessssccsessosscosscossses, 41

TT CHON MAY CAT 110 KVvissccccscsscssssssssscssssesssscssssessssssssssssssessstscccesccsoscccesscseses 42

HH CHON DAO CCH LY 110 IKV 2 G=s s8 S8 sEES Set SstEE S919 259E8151522 42 0:00 02011101 .:(13 43 M9: 8:00 44 CHỌN KHÍ CỤ VÀ CÁC PHÀN TỬ DẪN ĐIỆN PHÍA 22 kV 45

VI CHON CAP XUAT TU MBA DEN THANH GOP 22 KV sesssseccoseccoccccosecsces, 45 VII CHỌN CÁP NHÁNH 22 KV XUẤT PHÁT TỪ THANH CÁI 22 KV DI DEN PHU TAL sssssssssssssssccsssssssssssssssnssssssessessesessesssssssssssssasusuusesssssescssssessssssessssssccce 46 VIII CHON MAY CAT TONG 22 KV cicsccsssscssssssssesssssssossesosssscssscccsesccosscseesccess, 46

IX CHỌN THANH GOP 22 KV vccccscscsssssssssessssssssssesesssssssssssscassseccessssscescossesccosss 47

X CHON SU DO 22 KVu cscsssssssssssssscssssssssscssssssssssssssssssssssssssssssscsusessossecsoesccosesece 48

XI CHON BI 22 KV ccssssssssssssssssessssecessecassesacsesessessesecsesosssssssessvssseesssessesseceseeees 48 XID CHON BU 22 KV cccscsssssssssssssssessssesascecesseceesessssassesessessesessssussssnsessessecoseeees 49 XII TINH TOAN MAY BIEN AP TU DUNG wossesccsssssssssscssssssssssseeccccssossecooooce 50 THIET KE CHONG SET u.cccscccsssssssssssssscsssssssscsssssssssssssssssssssessssssessseseccscsseseeeeccccscss,, 52 CHUONG ï :CHÔNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM 53 LKHAI NIEM.u cccsssssssssssssssssssesscccsssesecessasssssssssssssssusssssssssusuussssssssstsescccssesseeeecccscc, 53

IL MOT SO YEU CAU KINH TE — KY THUAT nvsssssssssssssssssssssssssssssessssssessssse 54

- Trang

2-Dé an tét nghiép

——ỏ —————eEeEeEeEeEeEeee

II BẢO VỆ CHÓNG SET DANH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM 34

IV ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO TRẠM H111 515086 essø 59 CHUONG IT: THIET KE NOI DAT CHO TRAM cccccsssssscsessesssssesssssscsessceesesenses 64

1 KHÁI NOEM sssssssssssssssssssssssssssssssssssssssscsscssssssscseseeceseecececcceceseceecessesesssssssesssesseens 64 I.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KÉ HE THONG NÓI DAT(HTND) sarenssacsosecnssseses 64 Ill TINH TONG TRO SUNG CUA HỆ THÓNG NÓI ĐÁT CÓ NÓI 69

IV ÁP DỤNG TÍNH TOÁN Ñ Ol DAT CHO TRẠM cssssesse 69

2 TÍNH TOÁN NÓI ĐÁT NHÂN „0 71 CHUONG III: ssscsssssssssssssssessssssssssnssssavessssssssssnsssssnessssussananssasonesssasessssssssssussssanesssuneessns 79 I.TONG 620956 — 1 79 II.TÍNH CHỈ TIỂU CHÓNG SÉT CHO DUONG DAY 110 KV 79

1 THONG SO CUA DUONG DAY ccssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssstsssssssssssnsneees 79

II KET QUA TINH TOAN sessscsscsssssssscscssonssssssssssssssssssessersesusscsssesssssussessessssssecs 80 HII.CHI TIÊU CHÓNG SÉT ĐƯỜNG DÂY . -2c22ccccsssssssssse 93

- Trang

Công suất ngắn mạch tai thanh cái nguôn N - 110kV: 800MVA

e Phy tai 1: P= 20MW; Q = 15MVAr; Cosg = 0.8

Yéu cau cung cap dién: Lién tuc

e Phy tai 2: P = 30MW; Q = 22.5 MVAr; Cos = 0.8

Yéu cau cung cap dién: Lién tuc

Thời gian: Tmạ„ = 5000 h/năm

Thời gian tốn thất công suất lớn nhất: Tạ = (0.124 +T„a 10000 )2*8760 h/năm

= 3410.934

Tiền điện C = 0.05 $/K Wh = 50$/Mwh

Công suất ngắn mạch tại thanh cái nguồn N: Sym = 800MVA

Trang 4

-Đồ án tốt nghiệp

CHUONGI CAN BANG CONG SUAT TRONG HE THONG

DIEN

Lkhai niém

Cân bằng công suất trong hệ thống điện,Nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn cho phụ tải thông qua mạng điện

H.Cân bằng công suất tác dụng

" Cân bằng công suất là hết sức cần thiết để giữ Tần số của hệ thống

-Hệ số đồng thời :m = 0.8

-Tổng phụ tai :YP,, = Pị + P„= 50 MW

-Tổn hao công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp:

DAP ma = 0.1*m*> 4 = 4 MW -Tổng công suất tác dụng của nhà máy tại thanh cái cao áp của máy biến áp (cao áp):

XPr = m*SP,+ ĐAP„a =44MW

HI.Cân bằng công suất Kháng

" Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường ổn định

-Tống công suất Kháng phụ tải có xét hệ số đông thời: mồ 'Q„: =30MVar

-Tổng công suất biểu kiến phụ tải :3 Su = 5¡ + 5; = 62.5SMVA

-Tổng tốn thất công suất kháng trong máy biến áp:

3 ;AQp = 0.12)'S yp = 7.5M Var Tổng công suất kháng phát lên tải thanh cái cao áp của máy biến áp (cao ap):

-Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG II

DỰ KIÊN CÁC PHUONG AN VE MAT Ki THUAT

L.Lựa chọn điện áp tải điện

" Phụ tải l:

Khoảng cách từ nguồn N tới tải 1 là : 46.669 km

Cấp điện áp tính toán theo công thức trên ta được :

U, = 4.34* 1, +0.016* BP =83.105(kV)

= Phy tai 2:

Khoang cach tir nguén N téi tải 2 là: 56.089 km

Cấp điện áp tính toán theo công thức trên ta dược :

" Phương án đường dây kép hình tia Ñ; và NÑ¿

+ Tính toán đường dây N-1 của phương án 1:

7-Đồ án tốt nghiệp

-Tiết diện kinh tế

Fy: = 59.643(mm”)

-Chon day: AC-70

-Chọn trụ kim loại 2 mạch mã hiệu 7LB1 104

Dap = (Day x Dap» x Da»: X Dy)?” =4.584m

Desc = (Dye- x Dpor Xx Dy? x Dyer)? = 4.58m

DcaA = (Dew x Dera” x Dora x Dera” 2 = 4.89m

D,, =3[Dyy * Dao * Do, = 4.686m

" Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N-1:

-Công suất phụ tải cuối đường dây:

SN= 20 +j15 (MVA) -Công suất do điện dung ở cuối:

Trang 10

Max,

P MaxT JQMax SmaxsCos@

Hình 2.5 Đường dây kép hình tỉa

Xy = 0.2 (Q/Km) Xoparsycd(2) = 0.418 (Q/km) Bán kính đường day: r=d/2 =6.75 mm

Day = 0.22 (m) Dạy: = 0.217 (m) D;¿ = 0.22 (m)

-Tinh toan theo phương pháp từng bước đường dây 1-2:

U=4.08 kV U=1.157kV

Phần trăm sụt áp: AU% = 3.097 %

Tổn thất công suất tác dụng:

AP = 0.894 (MW) Tổn thất công suất phản kháng :

AQ = 1.087 (MVar) Công suất ở đầu tong trở Z :

Sp = 30.894 + j*21.89 (MVA)

Công suất kháng do điện dung 6 dau:

Qc.) = 1.696 (MVar) Céng suat 6 dau phát của đường dây 1-2:

Sp = 30.894 + j*20.193 (MVA) Kiém tra phat nóng lúc sự cố 1 lộ :

Dòng cưỡng bức lạp :

l¿p= 196.824 (A) luy= 196.824(0.81* I,;) = 271.35(A) +Tính toán đường dây kép N-1

Phu tai 1 :

- Trang 15-

Chon day: AC - 150

Ban kinh ty than: ds = 6.528 (mm)

D„= 0.216 (m) D„ = 0.213 (m) Dee = 0.216 (m)

Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N -1 :

Công suất phụ tải cuối đường dây :

Sn = 50.984 + j*35.193 (MVA)

- Trang 16 -

AQ = 2.769 (MVar) Công suất ở đầu tổng trở Z :

Sp = 52.398 +j*36.029 (MVA) Công suất kháng do điện dung ở đầu :

Q¿¡ =1.672 (MVar) Công suất ở đầu phát của đường dây 1-2 :

S, = 52.398 + j*34.617 (MVA)

Tổng sụt áp từ đầu N đến đầu 2 :

AU% = 8.270 % Kiểm tra phát nóng lúc sự cố đứt 1 lộ :

Ip = 324.77 (A)

Ip = 324.77 < 0.81* I> = 360.45 (A) Tổn thất công suất của phương án 2 gồm 2 đường dây :

STT Tên đường dây | Tốn thất AP (MW) > AP

Phân bố công suất theo chiều dài :

Tổng chiều dài các đoạn :

3L = 151.952 (km) Ly-1-2 = 95.863 (km)

Ly.o-1 = 10.283 (km)

Công suất đường dây N-I :

PN, + j*QN, = 24.931+j*18.698 (MVA) Céng suat trén đường dây N-2 :

PN2 + j*QN> = 25.096+j*18.802 (MVA) Kiểm tra : (PN¡ + j*QN¡)+ (PN; +J#QN;) =50+j*37.5

Dòng công suất trên nhánh 1-2 :

Pia+J*Q¡› = 4.931+j*3.698 (MVA) Điểm 2 là điểm phân công suất

Chọn dây N -1 của phương án 3:

Dòng trên đường dây N-I :

Chọn dây N-2 của phương án 3 :

(mm) 164.472 | 149.519 | 150 17 35 0.768 | 6.528 | 445

Ro Xo Bo* 10° | R(lộđơn) | X(lộ đơn) | Y (lộ đơn)

Chon day 1-2 của phương án 3:

Chọn dây N-2 của phương án 3 :

Dòng trên đường N-1 = 328.04(A)<0.81*IyNị> = 360.45(A)

Dòng trên đường 1-2 = 16.824(A)<0.81*I(;¡y> = 222.75(A)

Đồ án tốt nghiệp

$MNNnnnnnnnnnnnnnnnnnnnngnnnnnnnnnnnnxntïtễïïễễễïnơïễïn>m———.———ẽễ -ằ

Dòng trên đường N-2 = 328.04(A)< 0.81*1„N;> = 360.45(A)

Dòng trên đường 2-1 = 16.824(A)<0.81*1,„;¡>= 222.75(A)

Phân bố công suất theo tổng trở:

Đồ án tốt nghiệp

mmm>>—= =œẽŠẼễễềỆềỆỲỲễễễễễễễễễễỄỄễễễỄễễễ=ễ -— ————————-——— ——————————~

Nút 2 là điểm phân bố công suất

Tính toán đường dây N-2 trong mạng kín :

Tính toán theo phương pháp từng bước đường dây N2:

Công suất phụ tải cuối đương dây :

Tính toán đường dây đơn 1-2:

Công suất kháng do điện dụng ở cuối :

AQc2=0.758MVar “TÄƯỞNG ĐHDI.- “TCH

Công suất ở cuối tổng trở Z: TEU VEN |

Trang 21

AU = ADU- lớn = 1.402(kV)

Phần trăm sụt áp AU% = 1.274%

Tổn thất công suất tác dụng: AP =0.0517(MW)

Tổn thất công suất phản kháng: AQ =0.05(MVar)

Công suất ở đầu tổng trở Z: SP' = 4.922+j2.029(MVA) Công suất kháng đo điện dung ở đầu :AQc1=0.758(MVar)

Công suất ở đầu phát của đường dây 12: SP = 4.922+ j1.271(MVA) Tính toán đường dây đơn N-I1:

AU = AU- lớn = 5.004(kV)

Phần trăm sụt áp AU% = 4.549%

Tổn thất công suất tác dung: AP =0.697(MW)

Tên thất công suất phản kháng: AQ =1.406 (MVar) Công suất ở đầu tổng trở Z: SP° = 25.62+j16.913 (MVA)

Công suất kháng do điện dung & dau :AQc1=0.763 (MVar) Công suất ở đầu phát của đường dây N-1: SP=25.62 +j16.15(MVA)

Tiét dién day AC_70

Tiền đầu tư 1 km đường dây 2 mạch: 32100$/km

Tiền đầu tư toàn đường dây lộ kép: 32100*46.669 = 1498076.43( $)

Khối lượng Ikm dây: 275 kg/pha/km

Khối lượng toàn đường dây kép N-1: 6*275*46.699=77.004(tắn)

Đường dây kép N-2

Chiều dài: 56.089 km

Tiết diện đây: AC_95

Tiền đầu tư 1 km đường dây 2 mạch: 33200 $/km

Tiền đầu tư toàn đường day 16 kép: 33200*56.089 = 1862161.93 $

Khối lượng 1 km dây 386kg/pha/km

Khối lượng toàn đường dây kép N-2: 6*386*56.089=3360238.35 ($)

Tổng tiền đầu tư pha 1:

K=1498076.43+1862161.93 =3360238.35 ($)

Tổng khối lượng kim loại màu: 206.907 tấn

Tổn thất điện nang trong pha 1

Đường dây Mã dây Chiêu dài Tiên đâu tư | Tiền đầu tư toàn

Duong day Ma day Chiéu dai Khối lượng Khỗi lượng 3

Số liệu kim loại màu của phương án 2

Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn: atc = 0.125

Đường dây | Dây dẫn AC | Chiều dài(km) | Tiền đầu tư Tiên đâu tư

Tông đầu tư đường dây của phương án 3: k = 251620.37$

Đường dây Mã dây Chiêu dài Khôi lượng Khôi lượng 3

Tông khôi lượng: 230.790 (tan)

Tôn thât điện năng trong phương án 3

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Von dau tu k $ 3360238.35 3299309.05 2515620.37 Tôn that điện năng | MWh 5207.69 8179.62 5832.66

Sơ đồ nối điện phải làm việc đảm bảo, tin cậy, đơn giản, vận hành linh hoạt,

kinh tế và an toàn cho người và thiết bị.Phía nhà máy điện chỉ bắt đầu từ thanh góp cao

áp của nhà máy Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm giảm áp.Dùng phụ

tải đã có bù sơ bộ công suất kháng

II CHỌN MÁY BIẾN ÁP CUNG CÁP CHO PHỤ TẢI 1:

Công suất S của phu tai 1:

Tổn hao phần kháng trong sắt của toàn trạm:

AQreram = 2*AQr¿ =0.8 MVar

HI CHỌN MAY BIEN ÁP CUNG CÁP CHO PHỤ TẢI 2

Bảng số liệu máy biến áp phụ tải

Sp | Sam | Chọnmáy | Số Uam | AP, | AU,% | AP, | 1,%

Tổn hao phần kháng trong sắt của toàn trạm:

AQreram = 2*AQrc =1.26 MVar

Tông trở và tôn thât săt của một máy biên áp trong tram:

Tổng trở tương đương và tổn thất sắt của trạm biến áp:

Trạm biến áp Số lượng Ry Xp Pre Ore

Ham chi phi tinh toan: Z =Z1+Z2 +Z3

Lấy đạo hàm của Z, theo Quại và Quạa ta có kết quả sau :

OZ/OQbia1 = 238.902 * Qpa +148.966 * Quaz = 362.262 (1)

87/6Q»u = 148.966 * Qụại +255.773 * Qpaz = 4674.392 (2)

Giải hệ phương trình (1),(2) ta được :

-Đồ án tốt nghiệp

_TÍNH TOÁN NGAN MACH

Điện ap phia cao 4p: Usmeao =110(kKV)

Điện áp phía cao áp: Uamnạ =22(kV)

Phân bố công suất phương án 3 lúc phụ tải cực đại tính được công suất ngắn mạch phía hệ thống :

SNHT =397.14(MVA)

Số đường dây xuất phát từ thanh cái hạ áp: 10 đường

Tổng công suất các đường dây hạ áp : 30(MW)

Hệ số công suất:

Coso= 0.8

I TINH TOAN PHƯƠNG ÁN 2 MÁY BIẾN ÁP

" D6 thi phu tải phía điện áp hạ

60

Công suất tự dùng: 0.4(MVA)

Công suất cơ bản: 100(MVA)

- Trang

-Đồ án tốt nghiệp

it O

ong sua A A

Đồ thị c Q(Mvar)

Khoảng thời gian quá tải : 3 giờ

Tiạx phía hạ =15.19 (giờ / ngày) = 5545.7(giờ/năm)

Thời gian tốn thất công suất cưc đại Ty phía hạ:

TINH TOAN NGAN MACH:

Top = 2* laay nạ = 196.823(A) Dòng bình thường trên thanh cái hạ áp:

- Trang 35

lạm c lúc Tob, lạm Toten Toph

165.332 99.461 198.923 826.66 497.3085 994.617

Dòng cưỡng bức phía cao của MBA theo quá tải 1,4:

Top,01,4 = 1.4 * Tamcao = 231.465(A)

Dòng cưỡng bức phía hạ của MBA theo quá tải 1,4:

lopnl4 l.4®lamna = 1157.325(A)

II TINH TOAN PHUONG AN 3 MAY BIEN AP

Số liệu về máy biến áp

Công suất định mức :S„„ =16(MVA)

Khoảng thời gian quá tải: 3 giờ

Thời gian Tmaxna 15.19 giờ/ngày =5545.79 giờ/năm

Thời gian tổn thất công suất cực đại Tọ hạ:

Toha =10.53 ngay/gid =3843.1 giờ/năm

Tổn thất điện năng trong trạm AA: