Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực

Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực, Thiết kế mạng điện khu vực, đồ án thiết kế trạm điện, đồ án thiết kế mạng điện, đồ án thiết kế lưới điện khu vực, thiết kế lưới điện khu vực, Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực, Thiết kế mạng điện khu vực, đồ án thiết kế trạm điện, đồ án thiết kế mạng điện, đồ án thiết kế lưới điện khu vực, thiết kế lưới điện khu vực, Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực, Thiết kế mạng điện khu vực, đồ án thiết kế trạm điện, đồ án thiết kế mạng điện, đồ án thiết kế lưới điện khu vực, thiết kế lưới điện khu vực, Đồ án Thiết kế lưới điện khu vực, Thiết kế mạng điện khu vực, đồ án thiết kế trạm điện, đồ án thiết kế mạng điện, đồ án thiết kế lưới điện khu vực, thiết kế lưới điện khu vực

PHẦN I Thiết kế lưới điện khu vực CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN Và PHỤ TẢI.

I- CỎC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN CUNG CẤP Và PHỤ TẢI.

1 Sơ đồ địa lý:

60,83km 76,

36,06 km

82,46 km

70,71km

92,20 km 41,23km

28,2

40km

42,43 km

58, 31 k m

58,31 km

72,80 km

HT

a) Hỡnh 1.1 - Sơ đồ địa lý lưới điện thiết kế

c) Trong hệ thống điện thiết kế cú hai nguồn cung cấp đú là hệ thống điện và nhà mỏy nhiệt điện.

d) a) Hệ thống điện

e) Hệ thống điện cú cụng suất vụ cựng lớn, hệ số cụng suất trờn thanh cỏi của

hệ thống cosö = 0,85 Vỡ vậy cần phải cú sự liờn hệ chặt chẽ giữa hệ thống

và nhà mỏy điện để cú thể trao đổi cụng suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bỡnh thường trong cỏc chế độ vận hành Mặt khỏc, vỡ hệ thống cú cụng suất vụ cựng lớn cho nờn chọn hệ thống là nỳt cõn bằng cụng suất và nỳt cơ sở về điện ỏp Ngoài ra, do hệ thống cú cụng suất vụ cựng lớn cho nờn khụng cần phải dự trữ cụng suất trong nhà mỏy nhiệt điện, núi cỏch khỏc cụng suất tỏc dụng và phản khỏng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.

f) b) Nhà mỏy nhiệt điện:

- Cụng suất đặt: P = 4 x 55 = 220 MW

- Hệ số cụng suất: cosϕ = 0,85

Cỏc cụng thức cần tớnh cho phụ tải:

+ Pmin = 0,5.Pmax

+ Qmax = Pmax.tgϕ

+ Qmin = Pmin.tgϕ

+ Smax = P2max +Q2max

+ Smin = P2min +Q2min

Bảng 1.1 - Số liệu về cỏc phụ tải của lưới điện thiết kế

Cụng suất phản khỏng cực

đại Qmax

17,8 1

18,8 9

17,0 4

16,1 9

16,1 9

16,4 7

14,5 3

16,6

Cụng suất phản khỏng cực

39,7 7

43,4

34,0 9

37,7 8

33,3

19,8

18,8 9

16,6 7

16,2

Mức đảm bảo cung cấp

Điện ỏp danh định của lưới

2, Phân tích nguồn và phụ tải.

Từ những số liệu trờn ta cú thể rỳt ra những nhận xột sau:

- Hệ thống điện thiết kế gồm hệ thống điện cú cụng suất vụ cựng lớn và nhà mỏy nhiệt điện gồm bốn tổ mỏy, vận hành theo chế độ khụng cần phải dự trữ cụng suất

- Số phụ tải nhà mỏy nhiệt điện cần phải cung cấp bằng với hệ thống Khoảng cỏch từ nguồn đến phụ tải xa nhất là 82,46 km Khoảng cỏch từ nguồn đến phụ tải gần nhất là 41,23 km

- Tổng cụng suất cỏc phụ tải là 294 MW Cú 9 phụ tải và đều thuộc hộ loại I

CHƯƠNG II Cân bằng công suất - sơ bộ xác định chế độ làm việc của hệ thống điện và nhà máy

I- CÕN BẰNG CỤNG SUẤT TỎC DỤNG.

PHƯƠNG TRỠNH CÕN BẰNG:

Trong đú:

+ Pđm là tổng cụng suất tỏc dụng định mức của nhà mỏy nhiệt điện Cụng suất phỏt kinh tế của cỏc mỏy phỏt nhiệt điện thường bằng (80-90%)Pđm Khi thiết kế chọn cụng suất phỏt kinh tế bằng 85%Pđm, nghĩa là:

PNĐ = PKT = 85%Pđm = 0,85 x 4 x 55 = 187 MW + PHT là cụng suất tỏc dụng lấy từ hệ thống

+ Ptt là cụng suất tiờu thụ trong mạng điện

+ ΣPpt là tổng cụng suất tỏc dụng cực đại của cỏc hộ tiờu thụ

+ m là hệ số đồng thời (ở đõy lấy m =1)

Thay số vào ta cú : mΣPpt = 294 MW

+ Σ∆Pmđ là tổng tổn thất cụng suất tỏc dụng trờn đường dõy và mỏy biến ỏp

(Thường chọn khoảng 5% mΣPpt)

Thay số vào ta cú : Σ∆Pmđ = 5% x mΣPpt = 0,05 x 294 = 14,7 MW

+ ΣPtd là tổng cụng suất tỏc dụng tự dựng trong nhà mỏy điệnThường chọn bằng 10%

x Pđm

Thay số vào ta cú : ΣPtd = 10% x Pđm = 0,1 x 220 = 22 MW

+ ΣPdtr là tổng cụng suất tỏc dụng dự trữ của toàn hệ thống

Khi cõn bằng sơ bộ cú thể lấy Pdtr = 10%ΣPpt, đồng thời cụng suất dự trữ cần phải bằng cụng suất định mức của tổ mỏy phỏt lớn nhất đối với hệ thống điện khụng lớn

Bởi vỡ hệ thống điện cú cụng suất vụ cựng lớn cho nờn cụng suất dự trữ được lấy từ

hệ thống, nghĩa là Pdtr = 0

Cụng suất tiờu thụ trong mạng điện cú giỏ trị:

Ptt = 294 + 14,7 + 22 = 330,70 MW Trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp cụng suất cho cỏc phụ tải bằng:

PHT = Ptt - PNĐ = 330,7 - 187 = 143,70 MW

ΣQF + QHT = Qtt = mΣQpt + Σ∆QB + Σ∆QL - ΣQC + ΣQtd + ΣQdtr

Trong đú:

+ ΣQF là tổng cụng suất phản khỏng do nhà mỏy nhiệt điện phỏt ra

ΣQF = PNĐ x tgϕF = 187 x 0,62 = 115,94 MVAr

+ QHT là cụng suất phản khỏng do hệ thống cung cấp

QHT = PHT x tgϕHT = 143,70 x 0,62 = 89,09 MVAr + ΣQpt là tổng cụng suất phản khỏng cực đại của cỏc phụ tải

Theo bảng số liệu về phụ tải ở chương I ta cú : ΣQpt = 146,33 MVAr

+ Σ∆QB là tổng tổn thất cụng suất phản khỏng trong mỏy biến ỏp

Ta lấy : Σ∆QB = 15% x ΣQpt = 0,15 x 146,33 = 21,95 MVAr

+ Σ∆QL là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện

+ ΣQC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh ra

Đối với bước tính sơ bộ, với mạng điện 110 kV ta coi Σ∆QL = ΣQC

+ ΣQtd là tổng công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện

ΣQtd = ΣPtd x tgϕtd

Chọn cosϕtd = 0,75 → tgϕtd = 0,88 Thay số vào ta có : ΣQtd = 22 x 0,882 = 19,40 MVAr

+ ΣQdtr là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống , ΣQdtr = 0

+ Qtt là tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện

Thay số vào ta có:

Qtt = 146,33 + 21,95 + 19,40 = 187,68 MVAr Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện phát ra:

QF + QHT = 115,94 + 89,09 = 205,03 MVAr

Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn cung cấp là 205,03 MVAr lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ là 187,68 MVAr vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong lưới điện thiết kế

CHƯƠNG III LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP.

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế -

kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

∗ Công suất của phụ tải

∗ Khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện

∗ Vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau và sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện

II- CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH

Điện áp được tính theo công thức kinh nghiệm:

(kV) P

16 l 4,34

Trong đó:

* U là điện áp vận hành (kV)

* l là khoảng cách chuyên tải (km)

* P là công suất chuyên tải trên đường dây (MW)

Để đơn giản ta chỉ chọn cho phương án hình tia như sau:

76, km

60,83km

HT 72,8 0 km

58,3 1 k m

40km

41,23km

82,4 6km

70km

Hình 3.1 - Sơ đồ chọn điện áp vận hành cho lưới điện thiết kế

* Tính điện áp vận hành trên đường dây NĐ-3-HT

- Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-3:

PNĐ-3 = PKT - ΣPtd - PN - ∆PN

Trong đó:

+ PKT là tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;

+ Ptd là tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện; Theo phần trước ta có : PKT = 187 MW ; Ptd = 22 MW

+ PN là tổng công suất các phụ tải nối với NĐ

PN = P1 + P2 + P5 + P8 = 33 + 35 + 30 + 28 = 126 MW + ∆PN là tổn thất công suất trên các đường dây do NĐ cung cấp

∆PN = 5% PN = 0,05 x 126 = 6,3 MW

Thay số vào ta được:

PNĐ-3 = 187 - 22 - 126 - 6,3 = 32,7 MW

- Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-3 có thể tính gần đúng như sau:

QNĐ-3 = PNĐ-3 x tgϕ3 = 32,7 x 0,426 = 13,93 MVAr Như vậy:

93 , 13 7

, 32

- Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-3:

11 , 3 3 , 7 ) 93 , 13 7

, 32 ( 04 , 17 40

S S

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-3:

kV 103 x32,7

16 40 4,34 P

16 l

4,34

UND−3 = ND−3 + ND−3 = + =

- Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-3:

UHT−3 = 4,34 lHT−3 +16PHT−3 = 4,34 60,83+16x7,3 =57,84kV

* Tính điện áp vận hành cho nhánh NĐ đến PT1:

UND−1 = 4,34 l1 + 16 P1 = 4,34 72 , 80 + 16 x 33 = 106 , 38 kV

Tính toán tương tự cho các nhánh còn lại của mạng điện ta có bảng sau:

Bảng 3.1 : Bảng kết quả tính điện áp vận hành

Từ kết quả trên ta chọn điện áp tải điện cho mạng điện thiết kế là 110kV

CH ƯƠNG IV CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU.

I- DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối điện của nó vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng đường dây hai mạch

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục;

- Đảm bảo chất lượng điện;

- Đảm bảo tính linh hoạt cao;

- Đảo bảo an toàn

76,

60,83km

ND

HT

72,8 0 km

58, 31 k m

40km 41,23km

82,4 6km

70k m

Hình 4.1 - Sơ đồ nối điện phương án I

36,06 km

41,23km 40km

58,3 m

72,8 0 km

HT

76, km

Hình 4.2 - Sơ đồ nối điện phương án II

36,06 km

41,23km 40km

58,3 m

72,8 0 km

HT

76, km

Hình 4.3 - Sơ đồ nối điện phương án III

76,1 6 k

60,83km

ND

HT

72,80 km

58,3 m 40km 41,23km

36,06 km

Hình 4.4 - Sơ đồ nối điện phương án IV

36,06 km

70k m

3 km 82,4 6km

41,23km 40km

58,

72,8

0 km

HT

ND 60,83km

76, km

Hình 4.5 - Sơ đồ nối điện phương án V

II- LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN - TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP

* Cách thức chọn tiết diện dây dẫn

Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường đuợc đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5 m)

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

kt

max

J

I

F=

Trong đó:

Imax là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;

Jkt là mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Với dây AC và Tmax = 5000h thì

Jkt = 1,1 A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:

A , 10 U 3 n

S

dm

max max =

Trong đó:

n là số mạch của đường dây (đường dây một mạch n = 1; đường dây hai mạch

n = 2);

Uđm là điện áp định mức của mạng điện, kV;

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

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền

cơ của đường dây, phát nóng trong các chế độ sau sự cố và tổn thất điện áp cho phép

- Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm2

- Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về vầng quang của dây dẫn cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này

- Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải có điều kiện sau:

Isc ≤ k Icp

Trong đó:

Isc là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sau sự cố;

Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ; k = 0,8

Số liệu về các dòng công suất được lấy ở Bảng 1.1 - trang 2

* Cách thức tính tổn thất điện áp

Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có

đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp

Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vợt quá 15 ÷ 20%:

∆Umaxbt % = 10 ÷ 15%

∆Umaxsc % = 15 ÷ 20%

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức:

.100 U

X Q R P

dm

i i i i bt i

+

Trong đó:

Pi, Qi là công suất chạy trên đường dây thứ i;

Ri, Xi là điện trở và điện kháng của đường dây thứ i;

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

∆Ui sc % = 2 ∆Ui bt % Sau đây ta sẽ tính cụ thể cho từng phương án

76, km

60,83km

ND

HT

72,8

0 km

58,3 m

40km 41,23km

82,4

70km

Hình 4.7 - Sơ đồ chọn tiết diện và tính tổn thất điện áp phương án I

a) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-3

b) Chọn tiết diện các dây dẫn và tính tổn thất điện áp của mạng kín NĐ-1-2-NĐ

* Xác định dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-1-2-NĐ

Để xác định dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-1- 2- NĐ ta cần giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện

Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-3 bằng:

MVA 69 , 16 35 , 37

4 6 1 , 67 7 , 0 7

x64 j20,34 2

4 4 6 7 , 0 7 x j15,34 36

l l l

l S l

l S S

2 ND 12 1 ND

2 ND 2 2 ND 12 1 1 ND

j

+

=

+ +

+ + + +

=

+ +

+ +

=

−

−

−

−

−



Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-2 bằng:

MVA 99

, 18 5 , 40

j16,69 37,5

j20,34 2

4 j15,34 36

S S S

j

+

=

+

− +

+ +

=

− +



Công suất chạy trên đoạn 1-2 bằng:

S1-2 = SNĐ-1 - S1 = 37,35 + j 16,69- 36 - j 15,34 = 1,35 + j1,35

* Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-1-2-NĐ

+ Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-1 bằng:

A 44 , 215 10

x110 3

16,69 37,5

.10 U 3

S

dm

1 ND 1

−

Tiết diện dây dẫn:

2

kt

3 ND 1

1

215,44 J

I

−

Chọn dây AC-240 có Icp = 605 A

+ Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-2 bằng:

A 78 , 34 2 10 x110

3

18,99 5

, 0 4 10

U 3

S

dm

2 ND 2

−

Tiết diện dây dẫn:

2

kt

2 ND 2

ND 234,78 mm

1

234,78 J

I

−

Chọn dây AC-240 có Icp = 605 A

+ Dòng điện chạy trên đoạn 1- 2 bằng:

A 02 , 0 1 10 x110

3

35 , 1 35 , 1 10 U 3

S

dm

2 1 2

−

Tiết diện dây dẫn:

2

kt

2 1 2

1

10,02 J

I

−

Chọn dây AC-70 có Icp = 265 A

* Kiểm tra dây dẫn khi sự cố:

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 1 - 2 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-2 Khi đó: S1-2 = S2 > S1, SNĐ-1 = S1 + S2

Như vậy:

A 53 , 35 2 10 x110

3

20,34 2

4

12sc = + = >k.Icp = 212A

Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-1 bằng:

A 19 , 50 4 10 x110

3

35,68 8

7

1

ND− = + = < k.Icp = 484A

Trường hợp sự cố đoạn NĐ-1, dòng điện chạy trên đoạn NĐ - 2 có giá trị bằng dòng điện chạy trên đoạn NĐ-1, nghĩa là:

INĐ-2 = 215,44 A < k.Icp = 484A

* Tính tổn thất điện áp:

- Tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường:

+ Trong mạch vòng có một điểm phân chia công suất là nút 2, do đó nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng bằng:

% 869 , 3 x100 110

6 18,99x24,9 40,5x8,32

ΔU

%

+ Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1:

x100 3,645%

110

x26,17 69

, 6 1 37,5x8,72

%

+ Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 1-2:

x100 0 , 346 %

110

x30,33 35

, 1 1,35x23,33

%

- Tổn thất điện áp trong chế độ sau sự cố:

+ Khi ngừng đoạn NĐ-2, tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-1 bằng:

x100 13,34%

110

x26,17 68

, 35 78x8,72

%

Lúc này tổn thất điện áp trên đoạn 1-2 bằng:

x100 13,19%

110

x30,33 34

, 0 2 42x23,33

%

+ Khi ngừng đoạn NĐ - 1, tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-2 bằng:

x100 12,72 %

110

24,96 x

68 , 35 32 , 8 x 78

%

Lúc này tổn thất điện áp trên đoạn 1-2 bằng:

x100 11,41 %

110

x30,33 69

, 6 1 33 , 3 x 37,5

%

Từ các kết quả trên ta nhận thấy đối với mạch vòng đã cho thì sự cố trên đoạn NĐ-2 lớn hơn khi sự cố trên NĐ-1:

Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng:

∆Umax sc% = 13,44% + 13,19% = 26,64%