Đồ Án Môn Học Lưới Điện

Thiết kế đồ án môn họcChơng I Phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải Số liệu về nguồn và phụ tải là loại tài liệu quan trọng vào bậc nhất.. Thiết kế hệ thống có chính xác hay không

Thiết kế đồ án môn học

Chơng I

Phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải

Số liệu về nguồn và phụ tải là loại tài liệu quan trọng vào bậc nhất Thiết kế hệ thống có chính xác hay không hoàn toàn do mức độ chính xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải và nguồn, nếu dự báo phụ tải hay nguồn sai đều gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế, kỹ thuật và đôi khi ảnh hởng đến kế hoạch của Quốc gia Vì vậy công tác phân tích, thu thập phụ tải

đối với ngời thiết kế mạng lới điện là vô cùng quan trọng

I Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải.

58.3KM 50KM

2 Trong đồ án thiết kế đã cho nguồn cung cấp là hệ thống (HT)

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất cosϕ trên thanh góp điện áp 110KV bằng 0,85 (cosϕHT = 0,85)

3 Những số liệu phụ tải sau:

II Phân tích nguồn và phụ tải

1 Về nguồn cung cấp:

Chỉ có một nguồn cung cấp (HT) trong hệ thống có công suất vô cùng lớn

Chế độ phụ tải cực tiểu có ∑Ppt min = 70% ∑Ppt max = 0,7.∑Ppt max =

0,7.124 = 86.8MW nguồn cung cấp cho phụ tải lấy công suất từ hệ thống Phụ tải cách xa nguồn nhất là 111.8km (phụ tải 5) và phụ tải gần nguồn nhất

là 50km (phụ tải 2)

Thời gian sử dụng CS cực đại của phụ tải Tmax = 5000h Từ số liệu về nguồn điện và phụ tải ta thấy mạng điện luôn luôn phải sử dụng công suất phát từ hệ thống về để vận hành vì vậy phải có sự liên hệ chặt chẽ giữa PT và

HT để chế độ vận hành đợc linh hoạt

Chơng 2

Cân bằng công suất tác dụng

và công suất phản kháng

Cân bằng công suất là khâu quan trọng để đảm bảo tính ổn định của

hệ thống Cân bằng công suất liên quan đến sự thay đổi của điện áp trên lới chủ yếu do thay đổi công suất phản kháng Q, và tần số điện áp f do thay đổi công suất tác dụng P Chính vì vậy phải có sự cân bằng giữa công suất phát

và công suất tiêu thụ

I Cân bằng công suất tác dụng.

Cân bằng công suất tác dụng có ý nghĩa rất quan trọng trong việc giữ

đợc tần số bình thờng trong hệ thống Nó có nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra phải bằng tổng lợng công suất tác dụng yêu cầu: ∑Pf = ∑Pyc

Phơng trình cân bằng công suất tác dụng:

∑Pf = m ∑Pptmax + ∑∆Pmđ + ∑Ptđ + ∑Pdt (2.1)Trong đó:

∑Pf: tổng công suất phát của HT

m : hệ số đồng thời; lấy m = 1

∑Pptmax: tổng công suất yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực đại

∑∆Pmđ: tổng tổn thất công suất trên đờng dây và trong máy biến áp.Trong tính toán sơ bộ lấy: ∑∆Pmđ = 5% ∑Pptmax

ΣPtd :tổng công suất tự dùngtrong các nhà máy điện

II C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng

C©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cã ý nghÜa quan träng trong viÖc gi÷

®iÖn ¸p b×nh thêng Nªn cÇn ph¶i cã sù c©n b»ng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong

hÖ thèng nãi chung vµ ë tõng khu vùc nãi riªng

∑∆Qba: tæng tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong c¸c m¸y biÕn ¸p cña

hÖ thèng Víi mçi cÊp biÕn ¸p th× hÖ sè ∑∆Qba cã thÓ lÊy b»ng:

Chơng 3

Tính toán lựa chọn phơng án tối u

Nguyên tắc chủ yếu khi thiết kế là cung cấp điện liên tục và kinh tế,

đảm bảo chất lợng điện năng Bên cạnh đó mạng điện còn phải đảm bảo tính linh hoạt cao, dễ vận hành và cơ bản là phải đảm bảo an toàn

I Dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện.

Qua việc phân tích nguồn điện và phụ tải ở chơng 1 ta thấy:

- Cả 6 hộ là phụ tải loại I nên yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện rất cao phải sử dụng lộ kép hoặc mạch vòng để nối các phụ tải với nguồn điện

- Trong tính toán ở chơng 2 ta thấy mạng điện khu vực cần lấy ở HT 1 lợng CS khoảng 110MW vì vậy ta bố trí các phụ tải gần HT sẽ lấy điện trực tiếp từ hệ thống (phụ tải 1)

- Để đảm bảo vận hành linh hoạt mạng điện ta cần có sự liên hệ giữa các nguồn điện là NMĐ và HTĐ ở đây ta thấy phụ tải 2 nằm giữa 2 nguồn NMĐ và HT vì vậy ta sử dụng lộ NMĐ - 2 - HT để liên kết NMĐ và HT.Với các nhận xét trên ta đa ra các phơng án nh sau:

18+j11.2

16+j10

Phơng án 4:

HT

3

21

4

6

5

II Chọn điện áp định mức tải điện:

Đây là một bớc quan trọng trong việc thiết kế mạng điện vì nó ảnh ởng lớn đến tính kinh tế và kỹ thuật của mạng điện

h-Trong nhiều tài liệu đã đúc kết kinh nghiệm vận hành, thiết kế đã đa ra công thức kinh nghiệm để tính toán Uđm tải điện nh sau:

i i

Trong đó:

Ui: Điện áp định mức chọn cho lộ thứ i (KV)

Li: Khoảng cách từ nguồn điện tới phụ tải i (Km)

Pi: Công suất lớn nhất của phụ tải i (MW)

ở đây để cho đơn giản ta chọn điện áp định mức chung cho các phơng

án và dùng sơ đồ hình tia để xác định khoảng cách, điện áp vận hành cho các lộ

Uvh(KV) 94.159 92.065 84.412 87.448 83.233 86.332Qua bảng trên ta thấy điện áp vận hành của các lộ tính đợc gần cấp 110KV nhất Vậy ta chọn điện áp định mức vận hành của mạng điện khu vực thiết kế là 110KV.

III Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật từng phơng án:

Sau khi đa ra phơng án nối dây ta tiến hành tính toán cụ thể các chỉ tiêu kinh tế của phơng án Lựa chọn loại dây, tiết diện dây dẫn, kiểm tra điều kiện phát nóng, tính tổn thất điện áp ở chế độ vận hành bình thờng và sự cố

ở đây dự kiến dùng dây nhôm lõi thép AC đặt trên không với khoảng cách trung bình hình học Dtb = 5m Tiết diện dây đợc chọn theo mật độ dòng kinh tế (Jkt) Sau đó kiểm tra điều kiện phát nóng

- Công thức tính tiết diện dây:

20+12.4j

18+j11.2

16+j10

Tỷ lệ 1 = 10km

F: Tiết diện dây(mm2)

Imax: dòng qua dây ở chế độ phụ tải max (A)

Do các phụ tải có thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h (tra sách Mạng và HTĐ) đợc Jkt = 1,1 (A/mm2)

Dòng làm việc cực đại:

dm

max max

dm

max max

U n

Q P

U n

S I

3

+

= 3

QX PR

X

R L

R

=> Điện trở và điện kháng của đờng dây

n: Số đờng dây của lộ

Điều kiện để một phơng án đợc chấp nhận là:

SC

%

U

% max

bt

%

U

Chú ý: Nếu hộ tiêu thụ ở xa nhất dự kiến dùng máy biến áp có điều áp

dới tải do máy này có phạm vi điều chỉnh rộng nên điều kiện là:

%

% 20 15 max

%

SC U

bt U

- §Ó gi¶m tæn thÊt vÇng quang cÇn chän d©y cã F ≥70mm2

19 77

19 77 10

* 110

* 3

* 2

5 , 15 25 3

*

2

3 2 2

max 1

mm F

A U

n

S I

dm HT

19 77

19 77 10

* 110

* 3

* 2

5 , 15 25 3

*

2

3 2 2

max 1

mm F

A U

n

S I

dm HT

68 , 56

75 61 10

* 110

* 3 2

4 12 20 3

.

2

3 2 2

max 4

mm F

A U

n

S I

dm HT

20+12.4j

18+j11.2

16+j10Ph¬ng ¸nI

* Lé HT-4

) ( 5 , 51 1 , 1

68 , 56

75 61 10

* 110

* 3 2

4 12 20 3

.

2

3 2 2

max 4

mm F

A U

n

S I

dm HT

5 49

5 49 10 110 3 2

10 16 3

.

2

3 2 2 max

5

mm F

A U

n

S I

dm HT

63 55

63 55 10 110 3 2

2 , 11 18 3

.

2

3 2 2

max 6

mm F

A U

n

S I

dm HT

X ( Ω )

B

L X n X

; L R n

R

0

0 0

=

với n: số dây trên 1 lộ.

L: Chiều dài lộ đờng dây

R0, X0, B0: Lần lợt là điện trở, điện kháng, điện dẫn phản kháng trên 1km chiều dài đờng dây

1.2 Tính tổn thất điện áp, kiểm tra điều kiện phát nóng.

* Lộ HT-1

% 3 4 100

* 110

465 15

* 5 15 8 11

* 25 100

*

U

X Q R P U

* 110

725 10

* 5 15 25 8

* 25 100

U

X Q R P U

* 110

409 13

* 4 12 4 13

* 20 100

U

X Q R P U

* 110

78 19

* 4 12 78 19

* 20 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

∆USC (%) = 2 ∆Ub4 (%) = 2.5,2 = 10.4%

ISC = 2*IHT-4 = 2*61.75 = 123.5 A < Icf = 265A

* Lộ HT-5

% 5 5 100

* 110

714 25

* 10 714 25

* 16 100

U

X Q R P U

* 110

774 24

* 2 11 774 24

* 18 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

∆USC (%) = 2 ∆Ub6 (%) = 2*5.9% = 11.8%

ISC = 2.IHT-6 = 2* 55.63 = 111.26A < Icf = 265A

=> Dây dẫn chọn đảm bảo điều kiện phát nóng

Các số liệu tính toán đợc tổng kết ở bảng sau:

- Tiết diện các dây dẫn đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

- Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thờng lớn nhất

∆Ubt max% = ∆Ub6% = 5.9Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn nhất:

∆USC max% =∆USC 6% = 11.8%

1

2 134

) ( 2 134 10

* 110

* 3 2

7 27 43 3

.

2

3 2 2

max 1

mm F

A U

n

S I

dm HT

1

7 126

) ( 7 126 10

* 110

* 3 2

5 25 41 3

.

2

3 2 2

max 2

mm F

A U

n

S I

dm HT

68 , 56

5 123 10

* 110

* 3 2

8 24 40 3

.

2

3 2 2

max 3

mm F

A U

n

S I

dm HT

25+j15.5

20+12.4j

Ph¬ng ¸nII

) ( 5 , 51 1 , 1

68 , 56

75 61 10

* 110

* 3 2

4 12 20 3

.

2

3 2 2

max 4

3

mm F

A U

n

S I

5 49

5 49 10 110 3 2

10 16 3

.

2

3 2 2 max

5 2

mm F

A U

n

S I

63 55

63 55 10 110 3 2

2 , 11 18 3

.

2

3 2 2

max 6

1

mm F

A U

n

S I

X (Ω)

B/2.10 -4

(S) HT-1 2 150 72.1 0.21 0.290 2.74 7.5705 10.4545 1.97554

* 110

45 10

* 7 26 57 7

* 43 100

U

X Q R P U

→ ISC = 2 IHT-1= 2* 134.2 = 268.4A< Icf = 445A

* Lộ HT-2

% 9 3 100

* 110

7 8

* 5 25 3 6

* 41 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

=

∆ 2

* 110

28 9

* 8 24 72 6

* 40 100

U

X Q R P U

* 110

73 11

* 2 11 73 11

* 18 100

U

X Q R P U

* 110

49 14

* 10 49 14

* 16 100

U

X Q R P U

* 110

5 11

* 4 12 51 11

* 20 100

U

X Q R P U

⇒Vậy dây dẫn chọn đảm bảo điều kiện phát nóng.

Các số liệu tính toán đợc tổng kết ở bảng sau:

- Tiết diện các dây dẫn đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

- Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thờng lớn nhất

20+12.4j

1

5 259

5 259 10

* 110

* 3 2

2 52 84 3

.

2

3 2 2

max 1

§

mm F

A U

n

S I

dm N

1

3 182

3 182 10

* 110

* 3 2

7 36 59 3

.

2

3 2 2

max 1

2

mm F

A U

n

S I

1

15 105

15 105 10

* 110

* 3 2

2 21 34 3

.

2

3 2 2

max 6

1

mm F

A U

n

S I

5 49

5 49 10

* 110

* 3 2

10 16 3

.

2

3 2 2 max

5 6

mm F

A U

n

S I

) ( 2 112 1

1

5 123

5 123 10

* 110

* 3 2

8 24 40 3

.

2

3 2 2

max 3

mm F

A U

n

S I

dm HT

68 , 56

75 61 10

* 110

* 3 2

4 12 20 3

.

2

3 2 2

max 4

3

mm F

A U

n

S I

3.2 Tính tổn thất điện áp và kiểm tra điều kiện phát nóng.

* Lộ HT - 1:

% 7 7 100

* 110

7 11

* 2 52 9 3

* 84 100

U

X Q R P U

* 110

6 5

* 7 36 4 3

* 59 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

∆USC% = 2.∆U2-1% = 2*3.6 = 7.2%

ISC = 2.I2-1 = 2* 182.3 = 364.6 A < Icf = 510A

* Lộ 1- 6

% 7 2 100

* 110

395 7

* 2 21 35 5

* 34 100

U

X Q R P U

* 110

73 11

* 10 73 11

* 16 100

U

X Q R P U

* 110

28 9

* 8 24 72 6

* 40 100

U

X Q R P U

* 110

5 11

* 4 12 5 11

* 20 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

∆USC (%) = 2 ∆U3-4 (%) = 2*3% = 6%

ISC = 2*I3-4 = 2*61.75 = 123.5 A < Icf = 265ACác số liệu tính toán đợc tổng kết ở bảng sau

20+12.4j25+j15.5

1

2 134

) ( 2 134 10

* 110

* 3 2

7 27 43 3

.

2

3 2 2

max 1

mm F

A U

n

S I

dm HT

1

7 126

) ( 7 126 10

* 110

* 3 2

5 25 41 3

.

2

3 2 2

max 2

mm F

A U

n

S I

dm HT

5 49

5 49 10 110 3 2

10 16 3

.

2

3 2 2 max

5 2

mm F

A U

n

S I

63 55

63 55 10 110 3 2

2 , 11 18 3

.

2

3 2 2

max 6

1

mm F

A U

n

S I

) ( 5 , 51 1 , 1

68 , 56

75 61 10

* 110

* 3 2

4 12 20 3

.

2

3 2 2

max 4

mm F

A U

n

S I

dm HT

68 , 56

75 61 10

* 110

* 3 2

4 12 20 3

.

2

3 2 2

max 4

mm F

A U

n

S I

dm HT

* 110

99 14

* 7 26 57 7

* 43 100

*

U

X Q R P U

→ ISC = 2 IHT-1= 2* 134.2 = 268.4A< Icf = 445A

* Lộ HT-2

% 9 3 100

* 110

7 8

* 5 25 3 6

* 41 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

=

∆ 2

* 110

409 13

* 4 12 4 13

* 20 100

U

X Q R P U

* 110

78 19

* 4 12 78 19

* 20 100

U

X Q R P U

* 110

74 22

* 2 11 667 23

* 18 100

U

X Q R P U

* 110

144 14

* 10 72 14

* 16 100

U

X Q R P U

Khi sự cố đứt một dây lộ kép

∆USC (%) = 2 ∆U2 -5 (%) = 2*3.1 = 6.2%

ISC = 2*I2 - 5 = 2*49.5 = 99 A < Icf = 265AVậy dây dẫn chọn đảm bảo điều kiện phát nóng

Các số liệu tính toán đợc tổng kết ở bảng sau:

Tiết diện các dây dẫn chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thờng lớn nhất:

Từ kết quả tính toán nh trên ta sẽ giữ lại hai phơng án 2 và 4 là hai

ph-ơng án thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật để so sánh về kinh tế

IV So sánh chỉ tiêu kinh tế các phơng án

Ta thấy rằng việc chọn bất kì 1 phơng án nào cũng phải dựa trên cơ sở

so sánh về kỹ thuật và kinh tế Lẽ dĩ nhiên chỉ có phơng án nào thoả mãn về

kỹ thuật mới giữ lại để so sánh về kinh tế ở đây ta không cần so sánh những phần giống nhau của các phơng án và cũng cha đề cập đến các trạm biến áp vì coi các trạm biến áp trong các phơng án là nh nhau

Tiêu chuẩn để so sánh các phơng án về mặt kinh tế là hàm chi phí tính toán hàng năm

Z = (avh + atc) K + ∆A.CTrong đó: avh: là hệ số khấu hao, hao mòn, sửa chữa thờng kì và phục

vụ mạng điện, lấy avh = 0,04

atc là hệ số định mức hiệu quả vốn đầu t Lấy atc = 0,125

K là vốn đầu t cho đờng dây

K = ∑Koi.Li

Với : Koi là giá tiền cho 1 km đờng dây thứ i

(Đờng dây lộ kép thì giá tiền tăng 1,6 lần so với lộ đơn)

Li là chiều dài đoạn dây thứ i

∆A là tổng tổn thất điện năng trong mạng điện

∆A = ∑∆Pi ح

Với: ∆Pi là tổn thất công suất tác dụng trên đoạn đờng dây thứ i

i dm

i i

U

Q P

Đề bài cho Tmax = 5000h →3410,93 = حh

C là giá 1kwh điện năng tổn thất, C = 500đồng)

Dự kiến các phơng án dùng cột bê tông li tâm + thép, ta có bảng tổng hợp suất giá đầu t cho 1km đờng dây nh sau:

2 2

= +

∆P3 - 4 = * 11 5 0 526MW

110

4 12 20

2

2 2

= +

2 2

= +

∆PHT-4 = *23.67 1.083MW

110

4 12 20

2

2 2

= +

Z (x 109 đồng) 10.874421 10.3954398

Từ bảng trên ta rút ra nhận xét sau:

- Phơng án 2 là phơng án có tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thờng

và sự cố là nhỏ nhất Có khả năng xảy ra sự cố phải cắt điện tơng đối ít, giảm

đợc tổn thất điện áp, tổn thất công suất Cung cấp điện đảm bảo Xét về kinh

tế thì phơng án có tổng chi phí Z 2 xấp xỉ với tổng chi phí của phơng án 4 Do

đó quyết định chọn phơng án 2 làm phơng án tối u cả về kinh tế lẫn kỹ thuật

Công suất MBA đợc chọn theo công thức (đối với trờng hợp có từ 2 MBA trở lên).

 SMBA≥

)1n(k

Sptmax

Với: SMBA - là công suất MBA đợc chọn

Sptmax - công suất phụ tải ở chế độ cực đại

k - hệ số quá tải của MBA, lấy k = 1,4

n - số lợng MBA

Do cả 6 phụ tải đều là hộ loại I có yêu cầu cung cấp điện liên tục nên

ta sẽ chọn 2 MBA làm việc song song (n = 2)

2 Chọn MBA cho các phụ tải:

* Phụ tải 2:

* 4 1

5 23

Phía 110 KV của trạm tăng áp của nhà máy điện sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng Phía hệ thống dùng hai hệ thống thanh góp

Với các phụ tải cách nguồn cung cấp lớn hơn 70km máy cắt đặt ở phía

đờng dây (cầu ngoài) Còn khi phụ tải cách nguồn cung cấp 70km trở xuống thì máy cắt đặt ở phía MBA (cầu trong)

2 Sơ đồ các trạm:

- Trạm cuối: (Các trạm 4,5,6)

L < 70km L > 70kmTr¹m trung gian (tr¹m 1,2,3)

ch¬ng 5

Phân tích chế độ vận hành của lới điện

Để phân tích chế độ vận hành của lới điện ta cần tính toán để xác định

chính xác các trạng thái vận hành, cụ thể là xác định trạng thái khi phụ tải

cực đại, phụ tải cực tiểu và khi xảy ra sự cố Đồng thời tính tổn thất điện áp

và điện áp tại các nút phụ tải

I Chế độ phụ tải cực đại

Tổn thất công suất trên ZB 6:

O dm

max n

dm

max n

S n

S

%.

U j S

S P n P n

* 2

) 2 11 18 (

* 5 10 16

2 11 18

* 085 0

* 2

1 021

2 2 2

j

= 0.1166 + j*1.746 MVA

Công suất tại thanh cái cao áp ở trạm BA6 là:

S"'1- 6 = S 6 + ∆SB6 = 18 + j*11.2 + 0.1166 + j*1.746 = 18.116 + j11.9 MVA

Công suất phản kháng do điện dung ở cuối đờng dây phát ra

∆SZ1-6 = * ( 11 73 11 73 )

110

15 10 116 18 ) (

"

"

2

2 2

6 1 6 1 2

2 6 1

2 6

U

Q P

dm

+

+

= +

B

U = 1102 *1.45 *10-4 = 1.7545 MVARCông suất đầu nguồn cấp cho lộ 1- 6 là:

S1-6 = S'1- 6 - j Qcđ = 18.534 + 10.568j - 1.7545 j

= 18.534 + 8.8135j (MVA)

Tính tổn thất điện năng trong mạng điện:

Tổn thất điện năng trong mạng điện gồm có ở trên đờng dây và trong

trạm biến áp:

+ Trên đờng dây:

∆Ad = ∆PZ 1-6 1425.76 = 3410.93 * 0.418 = ح(MWh)+Trong MBA:

∆AB1 = n ∆PO t + 2

dm

2 max nS.n

S.P

∆

ح

= 2 *21 * 8760 + 2

2 2

16

* 2

) 2 11 18 (

*

85 +

* 3410.93

= 622423.3KWh = 622.423MWhTổn thất điện năng trong toàn mạng:

∆A = ∆ Ad + ∆AB6 = 1425.76 + 622.423 = 2048.183(MWh)Tổn thất công suất tác dụng trên mạng: