Thiết kế cung cấp điện cho các phụ tải

Mục lụcChương I:Phân tích nguồn và phụ tải.Chương II:Cân bằng công suất trong hệ thống điện.Chương III:Lựa chọn cấp điện áp.Chương IV:Các phương án nối dây của mạng điện và phương án tối ưu.Chương V:Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.Chương VI:Tính toán các chế độ của lưới điện.Chương VII:Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện

Trang 1

PHẦN I: KHÁI QUÁT

• Đặt vấn đề

Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người Căn cứ vào nguồn năng lượng cần thiết đó chúng em đã đi sâu vào nghiên cứu đề tài “ thiết kế cung cấp điện cho các phụ tải”.

Các phụ tải ở đây là các hộ tiêu thụ điện bao gồm các thiết bị sử dụng điện riêng biệt hay là tập hợp tất cả các thiết bị đó Thiết bị sử dụng điện là các động cơ điện đồng bộ, không đồng bộ, các lò điện cảm, máy hàn điện và các thiết bị chiếu sáng khác… Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các hộ dùng điện Dựa vào yêu cầu liên tục cung cấp điện, các phụ tải điện (hộ tiêu thụ) được phân thành 3 loại:

Hộ loại I: là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu ngừng cung cấp điện

có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khỏe của con người, gây thiệt hại nhiều về nền kinh tế quốc dân.

Hộ loại II: là các hộ tiêu thụ nếu như ngừng cung cấp điện chỉ gây thiệt hại kinh tế do quá trình sản xuất bị gián đoạn.

Hộ loại III: là tất cả các hộ tiêu thụ không thuộc hai loại trên.

• Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài

• Mục tiêu:

• Hiểu và phân tích được cấu trúc của hệ thống cung cấp điện.

• Tính toán khoa học các sơ đồ đầu nối, thiệt hại kinh tế khi lắp đặt.

• Ý nghĩa đề tài:

• Môn học giúp nắm bắt được quy trình thiết kế 1 mạng điện cung cấp cho các hộ tiêu thụ.

Trang 2

Mục lục Chương I: Phân tích nguồn và phụ tải.

Chương II: Cân bằng công suất trong hệ thống điện.

Chương III: Lựa chọn cấp điện áp.

Chương IV: Các phương án nối dây của mạng điện và phương án tối ưu.

Chương V: Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.

Chương VI: Tính toán các chế độ của lưới điện.

Chương VII: Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện

Trang 3

Chương I Phân tích nguồn và phụ tải

• Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải

• Sơ đồ địa lý: dựa vào sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và nguồn ta xác định đượckhoảng cách giữa chúng như hình vẽ:

• Nguồn điện:

Mạng điện gồm một nguồn cung cấp:

Nhà máy: Là nhà máy nhiệt điện có các thông số:

Yêu cầu điều chỉnh điện áp T T KT KT T T

Điện áp danh định của lưới điện

Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000h

Trang 4

• Phân tích nguồn và phụ tải

Hệ thống điện được cung cấp bởi 1 nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện có đặcđiểm là chủ động về nguồn năng lượng, xây dựng gần nơi tiêu thụ điện, vốn xây dựng

rẻ, nhanh Nhưng lại tiêu tốn nhiên liệu, ô nhiễm môi trường, hiệu suất thấp và vậnhành kém linh hoạt

Các phụ tải có công suất khá lớn và được bố trí xung quanh 1 nguồn điện nênthuận lợi cho việc cung cấp điện cho các phụ tải Xung quanh nhà máy nhiệt điện làcác phụ tải 1, 2, 3, 4, 5, 6 và có khoảng cách lần lượt là 31,6km; 42,4km; 40km; 51km;31,6km; 42,4km

Tổng công suất nguồn 1 là 200MW

Tổng công suất phụ tải xung quanh nguồn là 162MW

Do khoảng cách giữa nhà máy và phụ tải tương đối lớn nên ta dùng đường dâytrên không để dẫn điện

Các hộ loại I là phụ tải quan trọng, nếu ngừng cung cấp điện có thể gây ảnh hưởnglớn đến an ninh, chính trị, xã hội, gây thiệt hại lớn về kinh tế Do đó yêu cầu cung cấpđiện phải đảm bảo tính liên tục và ở mức độ cao nên ta phải thiết kế mỗi phụ tải đượccung cấp bởi đường dây lộ kép hoặc cung cấp theo mạch vòng kín

Các hộ loại 3 là phụ tải không quan trọng khi mất điện, không gây thiệt hại lớnnên mỗi phụ tải chỉ cần cung cấp bởi một đường dây đơn

Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng như yêu cầu về khả năng dẫn điệnnên ta dùng loại dây AC để truyền tải điện

Đối với cột điện thì tùy từng vị trí mà ta dùng cột bê tông hay cột sắt Với cột đỡthì dùng cột bê tông, các vị trí góc, vượt sông, vượt đường quốc lộ thì ta dùng cột sắt

Về mặt bố trí dây dẫn trên cột để đảm bảo về kinh tế, kỹ thuật ta bố trí trên cùngmột tuyến cột

Trang 5

Chương II Cân bằng công suất trong hệ thống điện

• Mục đích

Đặc điểm đặc biệt của ngành sản xuất điện năng là điện năng do các nhà máy điệntrong hệ thống sản xuất ra cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải

Cân bằng công suất trong hệ thống điện trước hết là xem khả năng cung cấp điện

và tiêu thụ trong hệ thống có cân bằng không Sau đó sơ bộ định phương thức vậnhành cho từng nhà máy điện Trong các chế độ vận hành cực đại hoặc cực tiểu hay làchế độ sự cố dựa vào khả năng cấp điện của từng nguồn điện Cân bằng công suấtnhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống điện

Cân bằng công suất có tác dụng để giữ tần số bình thường trong hệ thống Để giữđược điện áp bình thường ta cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thốngnói chung và khu vực nói riêng Mặt khác sự thay đổi điện áp cũng ảnh hưởng đếnthay đổi tần số và ngược lại

• Cân bằng công suất tác dụng

m: là hệ số đồng thời, lấy m = 1

+: tổn thất công suất trên đường dây và trạm biến áp

+: Là tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện

Ta chọn:

+: Tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống

= - Thay số vào ta có:

m + Công suất phụ tải cực đại:

Trang 6

= 0.08 x (162 + 16,2) = 14,256 MW

+ Công suất dự trữ

= 200 - 162 - 16,2 – 14,256 = 7,544 MW

• Cân bằng công suất phản kháng

Ta có phương trình cân bằng công suất phản kháng:

Trong đó:

m: là hệ số đồng thời, m = 1

• : là tổng công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện

= tgf

• : là tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải

• : là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện

• : tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây cao áp sinh ratrong hệ thống điện

Trong khi tính sơ bộ, với mạng điện 110KV ta coi:=

• : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp

• : là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện:

=.tantd (chọn cos = 0,85 => tantd = 0,62)

• : tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống Ta có thểlấy bằng công suất phản kháng của tổ máy

Thay số vào ta có

• Tổng công suất phản kháng định mức:

= Pnguồn điện 1 tan = 200 x 0,62 = 124 (MVAr)

• Tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải:

= P1.tan + P2.tan + (P3 + P6).tan + P4.tan+ tan = 20 + 26 + (28+22) + 32 + 34

Trang 7

= 143,116 + 21,5 + 8,84 + 31 = 204,5 MVAr

Trang 8

Chương III Lựa chọn cấp điện áp

• Nguyên tắc chung

Lựa chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan trọng, bởi

vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện

Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này

• Cấp điện áp phải phù hợp với tình hình lưới điện hiện tại và phù hợp vớitình hình lưới điện quốc gia

• Bảo đảm tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải trong qui phạm

Từ công thức ta thấy điện áp càng cao thì càng nhỏ, truyền tải được công suấtcàng lớn

• Tổn thất công suất:

Khi điện áp càng cao thì tổn hao công suất càng bé, sử dụng ít kim loại màu ( do dòng điện nhỏ ) Tuy nhiên lúc điện áp tằng cao thì chi phí cho xây dựng mạng điện càng lớn và giá thành của thiết bị bị tăng cao

• Tính toán cấp điện áp của mạng điện.

Việc lựa chọn cấp điện áp của mạng điện chủ yếu dựa vào kinh nghiệm tổng kết

Theo công thức kinh nghiệm:

UI : Điện áp đường dây thứ i

lI : chiều dài đường dây thứ I (km)

PI: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây thứ I (MW)

Trang 9

Hình vẽ thể hiện sơ đồ các phụ tải đến nguồn điện.

Dựa vào kết quả tính toán theo công thức chọn cấp điện áp cho mạng lưới điện thiết kế

là 110KV

Mạng điện 110KV cần chọn dây có tiết diện F 70mm2 để giảm tổn thất vầngquang

Trang 10

Chương IV Các phương án nối dây của mạng điện và chọn phương án tối ưu

• Những yêu cầu chính đối với mạng điện

• Cung cấp điện liên tục

• Đảm bảo chất lượng điện

• Đảm bảo tính linh hoạt cao

• Đảm bảo an toàn

• Lựa chọn dây dẫn

• Dây đồng

Là dây dẫn được chế tạo bằng kim loại đồng, là vật liệu dẫn điện tốt nhất Đồng

có điện trở suất nhỏ, có ứng suất kéo dây đồng phụ thuộc vào quá trình công nghệ chếtạo và có thể đạt được ứng suất cao Ngoài ra đồng có bề mặt được bao bọc bởi mộtlớp oxit đồng, do đó dây đồng có khả năng chống ăn mòn tốt Nhưng đồng là kim loạiquý hiếm và đắt tiền Vì vậy dây đồng chỉ dùng trong các mạng điện đặc biệt

• Dây nhôm

Là kim loại phổ biến nhất trong thiên nhiên Điện trở suất lớn hơn của đồngkhoảng 1,6 lần, nhôm cũng có lớp oxit nhôm bên ngoài nên cũng có tác dụng chống ănmòn trong khí quyển Nhược điểm chủ yếu của dây nhôm là độ bền cơ tương đối nhỏ

Do đó người ta không sản xuất dây nhôm trần một sợi Dây nhôm nhiều sợi được dùngcho các mạng phân phối điện áp đến 35KV

• Dây nhôm lõi thép

Là dây nhôm có lõi là dây thép để khắc phục nhược điểm về độ bền cơ của dâynhôm và đây là dây dẫn được sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên không điện

áp từ 35KV trở lên

• Tính toán so sánh kỹ thuật các phương án

• Các tiêu chuẩn để so sánh về mặt kỹ thuật giữa các phương án

• Chọn tiết diện dây dẫn

Trong mạng điện thiết kế dự kiến dùng dây AC Các dây được mắc trên cộttheo hình tam giác, khoảng cách Dtb = 5m

Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ kinh tế (Jkt)

Trong đó: với n là số lộ đường dây

Từ đầu bài ta có Tmax = 5000h

Tra bảng ta được Jkt = 1,1A/mm2

• Kiểm tra lại theo các điều kiện sau

+ Kiểm tra tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và lúc sự cố nguy hiểm nhất

Trang 11

Tổn thất điện áp được tính theo công thức:

Giả sử tính được thỏa mãn theo điều kiện sau:

+ Kiểm tra phát nóng dây dẫn

• Theo tiêu chuẩn:

Isc max K.Icp

Trong đó:

Isc max : Là I sự cố lớn nhất lúc sự cố ( lộ kép hay mạch vòng bị đứt một dây)

Icp : Là I cho phép làm việc lâu dài trên dây dẫn, ứng với nhiệt độ tối đa là 250C

K : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, K =0,8

+ Kiểm tra tổn thất do phát sáng vầng quang: Đối với cấp điện áp 110KV ta chọntiết diện nhỏ nhất cho phép là 70mm2

• Tính toán chi tiết phương án nối dây.

• Phương án 1 nối dây

Trang 12

• Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn NĐ-1

Chọn dây dẫn là AC-120

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

Tổn thất điện áp của đoạn NĐ-1:

Khi truyền tải bằng lộ đơn:

R = 0,27.42,4 = 11,45

X = 0,423.42,4 = 17,93

Có r0 = 0,46

x0 = 0,44 ; Icp = 250A

Tổn thất điện áp của đoạn NĐ-2:

Khi truyền tải bằng lộ kép:

R = 0,46.40 = 9,2

X = 0,44.40 =

Trang 13

Trang 14

• Chọn tiết diện dây của đoạn NĐ-6

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

R= 0,27.42,4 = 11,45 X= 0,423.42,4 = 17,9

X()

B/2(S)

Trang 15

• Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn 2-1

Chọn dây dẫn loại AC-120

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

Tổn thất điện áp của đoạn 2-1:

R= 0,27.10= 2,7 X= 0,423.10 = 4,23

Có r0 = 0,46

x0 = 0,44 ; Icp = 250A

R = 0,46.42,4 = 9,8

X = 0,44.42,4 =

Trang 16

Khi sự cố (đứt một dây):

R= 9,8.2 = 19,6 X= 9,33.2 =18,66

Iscdd = 80,3.2 = 160,6 < 0,8.Icp = 200 A đảm bảo vận hành

• Chọn tiết diện dây của đoạn NĐ-3

Có r0 = 0,46 , x0 = 0,44 ; Icp = 250A

Trang 17

Có r0 = 0,34

x0 = 0,423 ; Icp = 300A

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

R= 0,27.10= 2,7 X= 0,423.10 = 4,23

Trang 18

Kết quả tính toán cho phương án

X()

B/2(S)

Trang 19

• Phương án 3 nối dây

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

R = 0,27.42,4 = 11,45

X = 0,423.42,4 = 17,93

Có r0 = 0,46

x0 = 0,44 ; Icp = 250A

R = 0,46.42,4 = 9,8

X = 0,44.42,4 =

Trang 20

R = 0,11.51 = 5,31

X = 0,392.51 =

Khi sự cố (đứt một dây mạch kín đoạn NĐ-5) ta có:

Iscdd = 418,8 < 0,8.Icp = 468 đạt yêu cầu

Có r0 = 0,11

x0 = 0,382 ; Icp = 585A

R = 0,11.31,8 = 3,5

X = 0,392.31,8 = 12,5

Trang 21

• Chọn tiết diện dây của đoạn NĐ-6

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

R= 0,27.42,4 = 11,45 X= 0,423.42,4 = 17,9

X()

B/2(S)

Trang 22

Vậy phương án đảm bảo về mặt kỹ thuật.

• Phương án 4

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

R= 0,27.10= 2,7 X= 0,423.10 = 4,23

Trang 23

Có r0 = 0,46

x0 = 0,44 ; Icp = 250A

R = 0,11.51 = 5,31

X = 0,392.51 =

Trang 24

Có r0 = 0,11

x0 = 0,382 ; Icp = 585A

R = 0,11.31,8 = 3,5

X = 0,392.31,8 = 12,5

• Chọn tiết diện dây dẫn 4-6

Có r0 = 0,27

x0 = 0,423 ; Icp = 380 A

R= 0,27.10= 2,7 X= 0,423.10 = 4,23

Trang 25

Kết quả tính toán cho phương án

X()

B/2(S)1-2 10 119,3 120 0,27 0,423 2,69.10-6 7,3 6,8 0,27.10-4NĐ-2 42,4 73 70 0,46 0,44 2,64.10-6 9,8 9,33 1,12.10-4

Trang 26

Trang 27

R = 0,17.42,4 = 7,2 Ω

X = 0,401.42,4 = 17 ΩKhi sự cố (đứt một dây mạch kín đoạn NĐ-3) ta có:

Có r0 = 0,17 , x0 = 0,401 ; Icp = 445A

Trang 28

Có r0 = 0,34

x0 = 0,423 ; Icp = 300A

R= 0,27.42,4 = 11,45 X= 0,423.42,4 = 17,9

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	394,01 KB