thiết kế mạng lưới điện khu vực gồm một nguồn điện và một số phụ tải khu vực - luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

LOI NOI DAU Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống sinh hoạt, n

LOI NOI DAU

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng

quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh

tế, đời sống sinh hoạt, nghiên cứu khoa học

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất

lượng Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch

tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện

năng.Mặt khác, để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ

thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế Xuất phát từ điều đó,

bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điện khu

vực Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủ yếu đề xây dựng hệ thống điện như xác định hướng và các thông số của các đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính những nguyên tắc tô chức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồn nguyên vật liệu đề phát triển năng lượng

Chúng em xin chân thành cảm ơn đến thầy Phạm Văn Hòa, cùng toàn thế các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn

thành bản đồ án

Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2012

SINH VIÊN

Trịnh Quốc Việt

THIET KE MANG LUOI DIEN KHU VUC GOM MOT NGUON ĐIỆN

vA MOT SO PHU TAI KHU VUC

CHUONG I: PHAN TiCH NGUON VA PHU TAI

1.1 Nhieng sé liệu nguồn cung cấp

Nguồn có công suất vô cùng lớn

1.2 Những số liệu về phụ tải

Trong hệ thống điện thiết kế gồm 6 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 6)

+ Trong đó có phụ tải I và IV thuộc hộ loại I

+ Trong đó có phụ tải II và V thuộc hộ loại II

+ Trong đó có phụ tải II và VI thuộc hộ loại III

Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng dưới đây

tai re P(MW) | Q(MVAn | S(MVA)_| P(MW)] Q(MVAn | S(MVA)

II- Phân tích nguồn và phụ tải

Công suất tiêu thụ của các phụ tải khác nhau, công suất tiêu thụ cực tiểu

bằng 70 % tải cus dai

Tma„= 5000h (thời gian sử dụng công suất cực dai)

2.1 Nguồn điện

Ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn:

- Nguồn công suất vô cùng lớn là nguôn có điện áp đầu cực không thay

đổi về biên độ dù có xảy ra sự cô gi sau nó

- Công suất nguồn lớn (5+7) lần công suất tải

2.2 Phụ tải

chỉ phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường đây đơn và một máy biến áp

- Các hộ phụ tải loại L.II là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng

chắc chắn Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai

máy biến áp làm việc song song đề đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo

chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành Khi ngừng cấp điện có thể làm

hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải

- Các hộ phụ tái loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp

Các phụ tải có yêu câu điêu chỉnh điện áp thường nên phạm vi chỉnh điện

áp ở chê độ cực đại, cực tiêu, sự cô là:

-2,5% Uam < du% < +10% Uam

- Tất cả các phụ tải đều có điện áp hạ như nhau là 22 kV, hệ 86 cong suất

của các hộ đều cosọ = 0.85

IHI- Cân bằng công suất trong hệ thống điện

1.Cân bằng công suất tác dụng

Trong trường hợp trạm biến á áp cấp điện cho các phụ tải khu vực thì công suất tram Pram Chi có cấp công suất cho các phụ tải cộng them tốn thất trong

lưới,phần tự đùng của trạm là không đáng kể,còn công suất dự phòng là không

xét vì đây chỉ là cấp điện nội bộ khu vực Do vậy :

Pram = mYP,, + YAP

Puạm — Công suât tác dụng trạm biên áp ;

Prot - Tong công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ cực đại;

m— Hệ sô đông thời xuât hiện các phụ tải cực đại ( với m = l )

3›AP — Tổng tồn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến á,có

-Từ đó ta có :

m3'P„¡ - 160 MW; XAP= 5%.160= 8§ MW

Pram =MYPp¢ +LAP = 160 + 8 = 168 MW

2.Cân bằng công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong trường hợp này như sau:

biến áp,thường lấy khoảng 0,85 );

QO - Tổng công suất bù sơ bộ

®Q,,— Tổng công suất phản kháng phụ tải ;

4

YAQsz — Tổng tồn that công suất phản kháng trong máy biến áp ,có giá trị

khoảng 15% của m>Q¿, ;

-Từ đó ta có :

tEQuam = —— = 0,62 ; Quạ„ = 0,62.168 = 104,16

3XQp = LOQmax + LAQs = 15%* VQmax = 0,15 99,15 = 14,873

Q.= (XQinax + YAQB ) - Qteam = (168 +14,873 ) — 104,16 = 78,713

Vậy cần bù công suất phán kháng là Q- = 78,713

CHUONG II: DU KIEN CAC PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN SƠ BỘ

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

33k 3k OR sk ok 3k

2.1 Chọn điện áp định mức cho lưới điện

Chọn điện áp tôi ưu theo công thức kinh nghiệm:

Ui =4,34 Vli+16P( kW, km, MW)- déi voi 16 đơn

`Ui= 4,34 +16 (kW, km, MW)- đối với lộ kép

Trong đó:

Ui - điện áp đường dây thứ ¡ (KV)

li_- khoảng cách từ nguôn đến phụ tải thứ ¡ ( km)

Pi - công suất lớn nhất trên đường dây thứ i(MW)

Ta có bảng số liệu:

Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (78-110)

chọn điện áp định mức cho mạng điện là Uam = 110kV

2.2 Dự kiến các phương án nỗi dây ,

Mạng điện thiệt kê gôm I nguôn điện và 6 phụ tải, trong đó có 2 phụ tải loại I, 2 phụ tải loại II, 2 phụ tải loại II Các phương án nôi dây dựa vào các yêu tô sau:

Phuong an I:

+ Vị trí nguồn và phụ tải

+ Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế

+ Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt

Ta có thê đưa ra các phương án như sau:

Phuong an V:

Do mạng điện thiêt kê có Uam =l 10kV Tiêt diện dây dân thường được

chọn theo phương pháp mật độ kinh tê của dong dién Jig,

F=f (*)

Jụ

Với I„a„ là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình

thường, được xác định theo công thức:

—_— mm — — VJPi°+Qi?

MN nx VBU yy 1x30 gy

Trong do :

Jy - mật độ kinh tế của dòng điện

Uam - dién áp định mức của dòng điện (KV)

Smau - công suất trên đường dây thứ ¡ khi phụ tải cực đại(MVA)

* Kiểm tra điều kiện vằng quang

Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối

Với câp điện áp 110kV, đê không xuât hiện vâng quang tiệt diện dây dan tối thiểu được phép là 70mmỶ

* Kiêm tra phát nóng dây dân

Theo điêu kiện:

là max < k kẹ,

- lcp - đồng điện cho phép của dây dân, nó phụ thuộc vào ban chat va tiêt diện của dây -

k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ K„„ = 0.8 ứng với nhiệt độ là 25°c

Đối với đường dây kép: — le mạx = 2 Toe max < 0.8 lọ,

Đôi với đường dây đơn khi có sự cô sẽ dân đên mât điện

2.4 Tiêu chuẩn tốn thất điện áp

Các mạng điện l cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ

tải cực đại các tốn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây:

MU yy ge = 15% — 20%

Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kin), có thế chấp nhận tổn

thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong

khoảng:

AU,,,, = 20% — 25%

Trong dO AUbt Max , AU se Max 1a tốn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự

cô nặng nê nhái

Ta tính tôn thât theo công thức:

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

a- Đoạn đường dây N-I

e Chọn tiết diện dây sản

Fu=70mm” > 70 mm” ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một đường thì đường còn lại vẫn phải làm việc bình thường

Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với

dòng điện cho phép của dây dẫn:

l¿¿= 2.li m„= 2/61/74 = 123,48 (A)

Ie < 0,8 op = 212A ( thỏa mãn điều kiện )

© Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây

Với loại đường dây AC- 70 ta có: rạ=0.46O/km, x,=0.440/km

Điện trở và điện kháng đường dây :

b - Đoạn đường dây N-6

e_ Chọn tiết diện dây dẫn:

- Kiểm tra theo điều kiện vang quang: dây dẫn đã chọn có:

F=300mm” > 70 mm ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường đây đơn nên khi xảy ra sự có sẽ dẫn đến mất điện, không tính đến lạ

¢ Kiém tra ton thất điện áp trên đường dây

Với loại đường dây AC- 300 ta có: rạ=0.108Q/km, x,=0.392@/km

Điện trở và điện kháng đường dây :

Các đoạn dây còn lại tính tương tự, ta có các bảng sô liệu tính toán

Bang chọn tiệt diện dây dân

day ( km ) ( km ) N-I 2 36,05 20+j12.39 61,741 56,129 AC-70 0,46 0,44

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Ở phương án này các phụ tải 3 và 4 nối với nhau thành mạch kín Các phụ tải còn lại được tính giống phương án I

Ta chỉ tính toán đoạn mạch kín N-3-4-N

* Tính phân công suất trên đoạn đường dây

AU cemax% = 7.93 < 20% (thỏa mãn điều kiện)

13

Giả sử các đường dây có cùng tiết diện, mạch điện đồng nhất ,ta có :

- Công suât trên đoạn N-4

_Sa(Ly 4 + Lys) +S3 Ly, — (35+ f.21,69).(58,31+ 30) + 30 + 7.18,59).58,31

S34 = S3-Sy3 =(304j18,59)- (23,49+j14,558) = 6,51+j4,002 (MVA)

a - Doan đường dâyN-4

e Chon vet dién day dẫn

VPs * Ones _ V35) +2169” 105-108 059 (A)

Fy = Lom, = 108,059 _ 98 935

Jy 11 Chọn dây dẫn loại AC- 240 ,có tiết diện chuan 14 240mm’ va dong

điện cho phép I.u=605A

- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:

F.=240mnm? > 70 mm? ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : đối với đường dây N-4 có 2 trường hợp vận hành sự cố :

+ trường hợp sự cô đoạn 4-3

+ trường hợp sự cô đoạn N-3

Khi có sự cố đoạn N-3,công suất chạy trên đoạn còn lại là

Sy3= S3+Ss=(304j18,59)+(35+j21,69)=65+j40,28 (MVA)

I — Ẩm 2J65? + 40,287 10° -401.357 A

scN-4 V3U » V3.1 10 ,

lạ 4= 401,357 A < 0,8I¿;(thỏa mãn điều kiện)

b- Đoạn đường dây N-3

1y =329 }7162— 10›=194.302 A 2/3.110 Fig = Lox, = 194302 —17663§ Ja Ll

Chọn dây dẫn AC-240, I,„= =605A

- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:

14

F.=240mm” >70 mm” ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : đối với đường dây N-3 có 2 trường

lewa= 401,357 < 0,8 I¿„(thỏa mãn điều kiện)

c- Doan đường dây 3-4

_ (6,51? + 4,02?

^/3.110

Tiết diện tối thiểu cho cấp điện áp 110 kV là 70 mm” Chọn dây dẫn AC-70 để thỏa mãn điều kiện vầng quang với l=265A

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : với đường dây này có 2 TH vận hành

e_ Kiểm tra tôn thất điện áp trên đường dây

Tính tôn thât điện áp trên đoạn đường dây kín N-3-4-N

Loại AC-240 có rạ=0,131 O/km, x,=0,401/km

- Điện trở điện kháng đường dây N-3

R=1 11 = 1 0,131 58,31=7,638(Q)

n

X =1x,.1=1 0,401 58,31= 23,382(Q)

n

- Điện trở điện kháng đường dây N-4

Trường hợp sự có trên đoạn N-3 :

(PAP IR 4 +(Q, +O) v4 9945 4 BRes +X

- G5+ 30).4,142 + (21,69 + 18,59).13,68 | ygo, + 30.13,001 + 18,59.12,445 110? 2 110° 100%

=11,914%

Truong hop su cố trên đoạn N-4 :

AU¿a49 = 2+ Pd Ros (Qs FOIN vs 19904, fL:+ ÐÓÝ: + Tpgy,

2.6 Tính toán so sánh các phương án về kinh tế

Để so sánh về mặt kinh tế ta sử đụng hàm chỉ phi tinh toán hàng năm:

18

Z = (ae + avn).K + AA.C (1)

Trong đó :

Z: là hàm chỉ phí tốn thất hàng năm (đông)

au : hệ số thu hôi vốn tiêu chuẩn, a, = = = = 0,125

tc

Tie: thoi gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tr

avn: hệ số khẩu hao hao mòn thiết bị ,ở đây lay avn = 4% =0,04

K: vốn đầu tư xây dựng đường dây

K= x.XK@¡i.l = rK;

Koi: chi phí cho I đường dây nhánh thứ ¡, tiết diện F,

l¡: chiêu đài chuyên tải thứ ¡ ,(km)

Với đường dây đơn x= I, đường dây kép x=1,6

AA: ton thất dién nang , (kWh)

AP: t6n that công suất toàn hệ thống khi phu tai cuc dai, (kW)

t: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tinh chất của phụ tải được tính băng công thức:

t= (0,124 + Tynax-10)?.8760 (h) V6i Tmax: thoi gian sir dung phy tai lon nhdat va ldy bang Tmax = 5000 h

+ = (0,124 + 5000.109.8760 = 3411 (h) C: gid dién nang tn that, C = 700d/1kWh

Gia day dan:

Từ phương pháp tính ở trên ta lập được bảng số liệu sau:

Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây :

Tổng tồn thất công suất toàn hệ thống :

day ° | (km) day (0°a) | (109đ) | (MV) | (MVn) | (O) | (MV) N-I 2 | 36,05 | AC-70 | 1,6} 405 | 23360,4 20 12,39 8.2 | 0,375 N-2 2 | 41,23 | AC-70 | 1,6] 405 | 26717,04 | 20 18,59 | 5,56 | 0,343 N-3 1 | 58,31 | AC-240 | 1 | 772 | 45015,32 |} 30 21,69 | 9,91 | 1,122 N-4 1 | 31,622} AC-240 | 1 | 772 | 39059,49 | 35 25,97 | 5,22 | 0,819 N-5 2 | 31,622] AC-70 | 1,6] 405 | 20491,06 15 93 5,22 | 0,134 N-6 1 | 22,360 | AC-300 | 1 | 969 | 21666,84| 40 24,79 | 2,41 | 0,441 3-4 1 | 28,284] AC-70 | 1 | 405 | 11455,02 | 6,51 4,002 | 13,011 | 0,063

21

quan đến nhau,nên khi có sự cố ở một phụ tải sẽ không ảnh hưởng đến các phụ tải khác, Vì vậy phương án I là phương án tối ưu nhất

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

BÓ TRÍ KHÍ CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐÒ NÓI ĐIỆN CHÍNH

đắc OR OR a a a OK

3.1 Tính toán chọn công suất, số lượng ,loại máy biến áp

3.1.1 Tính toán chọn công suất định mức, số lượng máy biến áp cho phụ tải

Tất cả các phụ tải trong hệ thống bao gồm hộ loại L, II và hộ loại II vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này ta cần đặt 2 máy biến áp đối

với hộ loại I,II và l máy biến á áp đối với hộ loại III

Đối với phụ tải loại II, TBA(trạm biến áp) có I MBA(máy biến áp)

=> Chon 1 MBA co cong suất định mức là Sam =63(MVA)

Imax

Các phu tai 2,3,4,5 tinh va chọn tương tự như phụ tải I,ta có bảng số liệu sau

2