Thiết kế mạng lưới điện khu vực nguyễn văn bắc

Chương 3:So sánh kinh tế các phương án Chương 4: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện Chương 5:Tính phân bố công suất của mạng điện và tính chính xác điện áp tại

Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc

Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc

3.6+ Lời nói đầuQuá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá ở nước ta hiện nay đang diên ra hết sức mạnh mẽ Trên khắp cả nước các khu trung tâm công nghiệp mới mọc lên ngày càng nhiều Điều này đỏi hỏi chúng ta phải xây dựng các mạng lưới điện mới đế truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ này Thiết kế các mạng và

hệ thong điện là một nhiệm vụ quan trọng của các kỹ sư nói chung và đặc biệt

là các kỹ sư hệ thống diện.

Đồ án môn học “Thiết kế mạng lưới điện khu vực” giúp chúng ta vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế công việc Tuy đây mới chỉ là đò án môn học nhưng nỏ đã trang bị những kỹ năng bô ích cho đỗ án tốt nghiệp đồng thời

nó cũng cho chúng ta hình dung ra một phần công việc thực tế sau này

Trong quá trình làm đồ án , em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn và các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy trên lóp Em

-2

Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyên Văn Bắc

xin chân thành cảm on thầy giáo Lã Minh Khánh đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ ủn này

Sinh viênNGUYỀN VĂN BẮC

Mục lục

Chương 1 :Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống

Chương 2:Dự kiến các phương án nối dây và so sánh các phương án về mặt

kỹ thuật

Chương 3:So sánh kinh tế các phương án

Chương 4: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết của mạng điện

Chương 5:Tính phân bố công suất của mạng điện và tính chính xác điện áp

tại các nút trong mạng điện

Chương 6:Lựa chọn phương thức điều c hỉnh điện áp trong mạng điện

Chương 7:Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện

Điện áp danh định của lưới điện

thứ cấp

10 KV

Các hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6Q(MVAr) 22.31

1

18.592

21.691

12.395

16.733

24.79

Bảng 1.3.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải

Chương 2 Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

và so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật

2.1 Mở dầu

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng diện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồcủa nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo

Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc

độ tin cậy cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuậntiện và an toàn trong vận hành ,khả năng phát triển trong tưong lai và tiếp nhậncác phụ tải mới

Từ sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và các phụ tải đã cho chúng ta có thểđưa ra các phương án nối dây cho mạng điện trên.Qua tiến hành đánh giá sơ bộchúng ta có thể giữ lại 4 phương án sau và tiến hành tính toán các thông sổ cơbản của các phương án này

2.2 Phương án nối dây 1

2.2.1 Sơ đồ nối dây

2.2.2 Tính điện áp vận hành của mang điên

Điện áp vận hành của cả mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêukinh tế kỹ thuật ,cũng như các đặc trung kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của cả mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố xông suấtcủa phụ tải ,khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện,vị trítương đối giữa các phụ tải với nhau,sơ đồ mạng điện

-8

Đoạn đường

dây

truyền tải,MVA

đoạn đườngdây ,km

Điện áp vậnhành,kv

Điện áp địnhmức của cảmạng diện ,kv

^max

Trong đó :

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

Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2

Với dây AC và Tmax =5000h ta tra bảng có được :

Jkt = l.lA/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tínhbằng công thức :

-9

Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phưong án 1Đoạn N-l

Đoạn 3-4

10

Đường dây AUbt(%) AUSC(%) Đường dây AUbt(%) AUSC(%)

AUN-3-4bt =ố.6+2.5=9.1 °/o

AUN_3_4SC=13.2+2.5=15.7

%Đối với đoạn đường dây N-6-5

AUN-6-5 = 74+5.1=12.2%

12

Ta có bảng sô iệu sau:

Đoạn đường

dây

Kiểu dây dẫn Dòng điện

cho phépUA)

Đoạn đường dây Công suất truyền tải

Bảng 2.5 Số liệu tính toán của phương án

2.3.1 Chon điên áp vân hành của mang điên

Như đã trình bày ở phần trên ,chúng ta có thế lựa chọn điện áp vận hành chungcho tất cả các phương án nối dây là 1 lOkv

2.3.2 Lưa chon tiết diên dây dẫn

- 14

Đoạn đường dây Công suất truyền tải

Đoạn Công suất Imax (A) Fkt (mm2) Ftc(mm2) Isc(A) Ico(A)

2,4.3 Lưa chon tiết diên dây dẫn và kiểm tra điều kiên phát nóng ■

Áp dụng công thức 2.2 và 2.3 ta có bảng số liệu tính toán sau đây:

16

Đoạn đường dây Công suất truyền

2.5.3 Lưa chon tiêt diên dây dẫn vả kiêm tra điêu kiên phát nóng

Tính toán tương tự như những phương án trẽn ta cỏ bảng số liệu sau đây:

N'5 1.1

Từ bảng số liệu trên ta có :Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế độ vận hành bình thường là

AƯN-3-4bt=9.08 + 2.46=11.54 %Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện ở chế độ sự cố là :

Đe xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng ,mạng điện đồng nhất và tất

cả các đoạn đường dây đều có cùng một đoạn tiết diện.Như vậy dòng công suất

chạy trên đoạn đường dây N-5 bằng:

FN ^ = 158.59ww2

Vậy ta chọn Ftc =150 mm2

Vậy ta chọn dây dẫn AC-150

Dòng điện chạy trên đoạn đường dây N-6

20

~ V3*110

Tiết diện dây dẫn :

♦♦♦ Kiểm tra dây dẫn khi cỏ sư cố :Đối với mạch vòng đã cho ta xét các trường họp sự cổ sau:

Xét sự cố đứt doạn đường dây N-6Khi đó dòng diện sự cố chạy trên đoạn đường dây 5-6 là:

Vậy tiết diện đã cho là phù hợp

♦♦♦ Tính tổn thất điên áp trong mach vòng đã xétBởi trong mạch vòng đã xét chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 6

Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế dộ vận hành bìnhthường là:

*103 =413.7/4 <ICp = 510 Avậy tiết diện đã chọn là phù họp

Xét sự cổ đứt đoạn đường dây N-5Dòng điện chạy trên đoạn đường dây 5-6 là:

vậy tiết diện đã cho là phù hợpDòng điện sự cố chạy trên đoạn đường dây N-6

38.75* 10.3411 + 24.01*24.89

ũỹ

* 100 = 8.25%

Khi ngừng đoạn N-5

-21

Sau khi tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án trên ta nhận thấy tổn thấtđiện áp lớn nhất trong mạng điện là 35.99%

22

Như vậy phương án này không đạt yêu cầu kỹ thuật

3.1 Đăt vấn đề

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức ,do đó

đế đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng đế so sánh các phương án là các chi phí tính

toán hàng năm, được xác định theo công thức:

Z=(atc+avh)K +AA*c(3.1)

Trong đó :

Z:hàm chi phí tính toán hàng năm

atc:hệ số hiệu quả của vốn đầu tư atc=0.125

aVh.'hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện

avh=0.04AA:Tống tốn thất điện năng hàng năm

c : giá lKwh điện năng tốn thất :c=500 đ

K : tống các vốn đầu tư về đường dâyTính K

K=X1.8*k0j*lj (3.2)

Trong đó :

-23

u dm

Đoạn đường

dây

Kiểu đườngdây

Chiều dài ko(*10°đ) Kj(*10ftđ)

Bảng 3.1 Chi p lí trên mỗi đoạn đường dây

k0j : giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km

li : chiều dài đoạn đường dây thứ i ,kmTổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức :

AA = XAPLX*T (3.3)Trong đó

TAP

: thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h:tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ i khi công phụtải cực đại Ta có công thức:

Ưdm' điện áp định mức của mạng điệnThời gian tốn thất công suất lớn nhất có thế được tính theo công thức:

T= (0.124+ Tmax *10'4)2 *8760 (3.5)trong đó Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong nămVới Tmax= 5000 h ta có I = 3411 h

Sau đây ta sẽ tính toản hàm chi phí tính toán hàng năm đối với từng phưong án

3.2 Tính toán các phưong án 3.2.1 Phương án 1

Tính K cho mỗi đoạn đưòng dâyĐoạn đường dây N-1(AC-185)K,= 1.8*kor*li

Tra bảng 8.39 sách “thiết kế các mạng và hệ thống điện”

Ta có koi= 392* 106đ/km

Suy ra Ki= 1.8*392*106*70.71=49893*106 đTính toán tương tự ta có bảng 3.1

Vậy ta có tổng chi phí xây dựng đường dây trong phương án 1 là :K=£Kj = 192708*106đ

24

Ro(Q/km) AP max(MW) Ko(* 106d

/km)

K(*106đ)

Chiềudài dâydẫn

Ro(Q/km) APmax(MW) K«(106

đ/km)

K(106 đ)

Tống vốn đầu tu xây dựng đường dây là :K=(28510+23617.4+51674.1+12468+24379.5+24526.7)* 106=165175.7 *106 đTổng chi phí tính toán hàng năm là :

z= (0.125+0.04)* 165175.7*106 +10.413*3411*500*103 = 4.5* 1010đTổng kết các phương án đã tính toán ở trẽn ta cỏ bảng số liệu sau: _

Từ kết quả trên ta nhận thấy phương án 4 là phương án tối ưu

Như vậy sau khi đưa ra các phương án thoả mãn vê mặt kỹ thuật ,chúng ta đãtiến hành so sánh về mặt kinh tế các phương án và lựa chọn phương án 4 làphương án tối ưu Từ chương sau trở đi ta chỉ tiến hành tính toán cho phưong ánnày

26

Chưong 4 Lựa chọn máy biến áp và SO’ đồ nối dây chi tiết

4.1 Chon số lương vả công suất máy biến áp trong các tram ha áp.

Tất cả các phụ tải trong hệ thống điện đều là hộ tiêu thụ loại I,vì vậy đếđảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải này cần dặt hai máy biến áp làm việcsong song trong mỗi trạm

Khi trọn công suất của máy biến áp cần phải xét đến khả năng quá tải củamáy biến áp còn lại sau sự cố .Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng40% trong thời gian phụ tải cực đại.Công suất của mỗi máy biến áp làm việctrong trạm có n máy biến áp được xác định theo công thức :

Trong đó:

Smax :phụ tải cực đại của trạm

k:hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố ,k=l 4

n : số máy biến áp trong trạm

Đối với trạm có hai máy biến áp ,công suất của mỗi máy biến áp bằng:

Sau đây chúng ta tiến hành lựa chọn máy biến áp cho các hộ phụ tải

Ớ phần trên chúng ta đã lựa chọn điện áp vận hành của mạng điện là 11 Okv

do đó chúng ta lựa chọn máy biến áp có Uđm= 110 kv

Đối với phụ tải 1

Do đó chúng ta lựa chọn máy biến áp là TPDH-32000/110

Tính toán cho phụ tải thứ hai:

Ta có s2max= 35.29 MVA

Vậy ta có :

27

vậy ta chọn máy biến áp là :TPDH-32000/l 10Tính toán cho hộ phụ tải thứ 4

Ta có s4max= 23.53 MVAvậy công suất của máy biến áp là :

4.2 Sơ đồ nối dây chi tiết

Trong sơ đồ này chúng ta sử dụng 3 loại trạm:

Trạm nguônTrạm trung gianTrạm cuối

sử dụng sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạchai thanh góp

sử dụng sơ đồ cầu

Chương 5 Tính phân bố công suất trong mạng điện và tính

chính xác điện áp tại các nút trong mạng điện

Đe đánh giá các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện thiết kế ,cần xácđịnh các thông số chế độ xác lập trong các chế độ phụ tải cực đại,cực tiểu vàsau sự cố khi phụ tải cực đại.Khi xác định các dòng công suất và các tổn thấtcông suất ,ta lấy điện áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp địnhmứcUi = Udm= llOkV

Đe tính tốn thất công suất chạy trên một đoạn đường dây ta sử dụng côngthức:

Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc

Đế tính tốn thất công suất trong máy biến áp ta sử dụng công thức:

s xông suất của phụ tải

Sdm-CÔng suất định mú’c của máy biến áp

m:số máy biến áp vận hành trong trạm

Tổn thất điện áp trong máy biến áp:

AUb = p„ * R„ +Q„*x l

5.1 Chế đỏ phu tái cưc đai.

Trong chế độ phụ tải cực đại ta lấy

UN= 110%*i 10=121 kv

5.1.l.Xét đoan đường dây N-3-4

Sơ đồ nổi dây của đoạn N-3-4

So đồ thay thế của mạng điện

30

ầS h i = 10 3 + j — =0.053+ /1.163(MF4)(5.3)

Công suất traớc tống trở của máy biến áp là:

sb 4 =S 4 +AS b 4 = 20+j 12.395 + 0.053+j 1.163=20.053+jl3.558 MVACông suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm tăng áp bằng:

Sc4=Sb4 + AS O 4= 20.053 +j 13.558 +2*(29+j200)*10'3=20.11 ĩ+jl3.958 MVACông suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 4 sinh ra là:

-jQc4c= -j(b4/2) * Udm = -j2.58* 10"6*41.23 * 110 j 1.287 MVArDòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở z4 của đường dây là:

s4 =SC4-JQC4C = 20-11 l+j 13.958 -j 1.287 =20.11 l+jl2.671 MVATổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 4 là:

-31

Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến

hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện

-b ì

Tính toán tương tự như đối với đoạn đường dây N-3-4 ta có các dòng công suấtchạy trên các đoạn đường dây trong sơ đồ trên là:

S,= 36+j 22.31 MVA ^Tống tốn thất công suất trong máy biến áp là:

145 4? 35 10 5*4? 352

AS b ì = 10~3* —*(^^)2+/ = 0.127 + j2.942(MVA)(5.3)

Công suất trước tổng trở của máy biến áp là:

Sbi =Si+ASbi= 36+j22.31 + 0.127+j 2.942=36.127+j25.252 MVACông suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp bằng:

Sci=Sbi + ASoi= 36.127 +j25 252 +2*(35+j240)*10'3=36.197+j25.732 MVACông suất phản kháng do điện dung ở cuối đường dây 1 sinh ra là:

-jQcic= -jb,/2 * Udm2 = -j'2.65*10'6*70.7l*l 102=-j2.267 MVArDòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở Zj của đường dây là:

s, = scl -jQcic = 36.197+j 25.732 -j 2.267 =36.197+j23.465

MVATốn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 1 là:

= 36.197 +23.465 *(11 66715+ /15.1673) = 1.794+

1 1 0 2

Công suất trước tổng trở Z[ của đường dây là:

Si = Si"+ASi= 36.197 +j 23.465 + 1.794+j2.33=37.991 + j 25.795 MVACông suất phản kháng do điện dung ở đầu đoạn đường dây thứ 1 sinh ra là:

-jQcid = -jQcic= -j2.267 MVArDòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 1 là:

SN - 1 - Si-jQcid =37.991 +j 25.795 -j2.267=37.991+j23.528 MVASau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiếnhành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện

Tổn thất điện áp trên tổng trở Z) là:

3 4

-Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc

Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến

hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện

3 6

ì

\

-Đoạn đường dây Công suất tácdụng

(MW)

Công suất phản kháng(MVAr)

Qỵc — 125Ĩ775 MVArTổng công suất do nguồn điện phát ra là:

AS0 3

S4 =2 0+j 12.395AS04 MVA

-jQb

Sau khi bù ta tiến hành tính chính xác dòng cống suất chạy trên các doạn đuờng

dây ở mạng điện này

Dòng công suất chạy vào đoạn dường dây thứ 4 là:

Sau khi tính toán được dòng công suất chạy vào đầu đoạn đường dây ta tiến

hành tính chính xác điện áp tại các nút của mạng điện

-Đoạn đường dây Công suất tácdụng

(MW)

Công suất phản kháng(MVAr)

Hộ phụ tải Công suất (MVA) Hộ tiêu thụ Công suất(MVA)

bảng 5.2 Các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây

Ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu là:

Qỵc= 119.064 MVAr

Tống công suất phản kháng do nguồn điện phát ra là:

Qcc - 197.367 *0.62 =122.37 MVArNhư vậy công suất phản kháng do nguồn phát ra lớn hơn công suất phản kháng

do các hộ phụ tải yêu cầu Vì vây ta không phải bù cho các hộ phụ tải tiếp theo

Từ các kết quả tính toán ở trên ta có điện áp tại các nút trong mạng điện ở chế

độ phụ tải cực đại được cho trong bảng 5.3:

bảng 5.3 Điện áp tại các nút của mạng điện trong chế độ phụ tải cực đại

3.2 Tính toán trong chế đô phu tài cưc tiểu

Trong chế độ phụ tải cực tiếu ta lựa chọn:

UN= 105%* 110=115.5 kvPhụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

Công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực tiểu cho trong bảng 5.3Bảng 5.4.cỏng suất của các phụ tài trong chế dộ phụ tài cực tiếu

_

4 3

-jQc4c= -j(b4/2) * Udm2 = -j2.5 8* 10" 6*41.23*11 Ọ j 1.287 MVArDòng công suất chạy trên đoạn đường dây sau tổng trở z4 của đường dây là:

s4” — Sc4 -JQC 4 C = 10.071 +j 6.89 -j T287 =10.071+j5.603 MVATổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ 4 là:

Tốn thất công suất trong máy biến áp 3 là:

Dòng công suất trước tổng trở của máy biến áp 3 là:

Sb 3=S3+ASb3= 17.5+jlOĨ846 + 0.03 +j 0.696=17.53+j 11.542 MVACông suất truyền vào thanh góp cao áp của trạm biến áp 3 là:

Sc3=Sb3 + ASoj= 17.53 +j 11.542 +2*(35+j240)*10'3=17.6+j 1 2 0 2 2 MVADòng công suất phản kháng do điện dung ở cuối đoạn đường dây 3 sinh ra là:

-jQc3c -j2.74*10'6*85.44*ĩ 102= -j2.833 MVArDòng công suất sau tống trở của đoạn đường dây 3 là:

s3”= sc 3 +s4 -jọc3c = 17.6 +j 1 2 0 2 2 +10.173 +j4.416-j2.833-27.773 +jl3.605 MVA

4 4