đồ án thiết kế lưới điện

Bảng tổng hợp công suất các phụ tải Hệ số công suất: cosϕ=0.88 Qmax= Pmax*tanϕ max=Pmax+i*Qmax Pmin=70%Pmax Qmin=Pmin*tanϕ min=Pmin+i*Qmin... Cân bằng công suất tác dụng Giả sử nguồn điệ

Chơng 1:

PHÂN TíCH NGUồN Và PHụ TảI cÂN BằNG CÔNG SUấT

I Phân tích nguồn và phụ tải

1 Phân tích nguồn

Nguồn có hệ thống công suất vô cùng lớn

Hệ số công suất nguồn: cosϕN=0.85

2 Phân tích phụ tải

a Có 7 phụ tải loại I

→Tổng công suất cực đại:

maxi=33+20+31+19+23+27+30=183MW

→Thời gian sử dụng công suất lớn nhất:

Tmax=4900 h

b Điện áp danh định thứ cấp: 10 V

Yêu cầu điều chỉnh điện áp: Tải khác thờng (kt)

c Bảng tổng hợp công suất các phụ tải

Hệ số công suất: cosϕ=0.88

Qmax= Pmax*tanϕ

max=Pmax+i*Qmax

Pmin=70%Pmax

Qmin=Pmin*tanϕ

min=Pmin+i*Qmin

Thứ tự

1 33 0.88 0.53 17.49 33+17.49i 23.1 12.24 23.1+12.243i

3 31 0.88 0.53 16.43 31+16.43i 21.7 11.5 21.7+11.501i

4 19 0.88 0.53 10.07 19+10.07i 13.3 7.049 13.3+7.049i

5 23 0.88 0.53 12.19 23+12.19i 16.1 8.533 16.1+8.533i

6 27 0.88 0.53 14.31 27+14.31i 18.9 10.02 18.9+10.017i

II Cân bằng công suất

1 Cân bằng công suất tác dụng

Giả sử nguồn điện cung cấp đủ công suất tiêu dùng cho các phụ tải, do đó sự cân bằng công suất điện biểu diễn bằng biểu thức sau:

= Trong đó:

: Công suất tiêu dùng phát ra của nguồn : Tổng công suất tiêu dùng yêu cầu của hệ thống

m : Là hệ số đồng thời ( ở đây lấy m = 1)

: Tổng công suất tiêu dùng trong chế độ phụ tải cực đại

→ = maxi=33+20+31+19+23+27+30= 183MW

max : Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lới

: Tổng công suất dự trữ

→ =0 vì lấy từ thanh cái cao áp

Vậy: = =183+9.15= 192.15 MW

2 Cân bằng công suất phản kháng

 Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra: ( cosϕN=0.85=> tanϕN=0.619 )

F = tanϕN x F = 0.619 192.15= 118.94 MVAr

 Tổng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống:

YC=m.max + BA + L - C + dt

Trong đó:

 m=1 ( là hệ số đồng thời )

 max : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại

max = maxi =17.49+10.6+16.43+10.07+12.19+14.31+15.9=96.99 MVAr

 Giả sử tổng công suất phản kháng của đờng dây bằng tổng công suất phản kháng do điện dung đờng dây sinh ra:

L=C

 BA : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp.

BA= 15% x max= 15% 96.99= 14.548 MVAr

 dt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống

→dt = 0

Vậy: YC = 96.99+14.548= 111.538 MVAr

 Ta thấy: YC < F

→ Nh vậy không phải bù công suất phản kháng

Ch¬ng 2: dù KIÕN C¸C PH¦¥NG ¸N NèI D¢Y

Ph

¬ng ¸n 1:

Ph

¬ng ¸n 2:

¬ng ¸n 3:

Ch¬ng 3: TÝNH TO¸n kü thuËt c¸c ph¬ng ¸n

I Ph¬ng ¸n 1

1 Cân bằng công suất

N-1 = max1

N-2 = max2

N-3 = max3

N-4 = max4

N-5 = max5 N-6 = max6 N-7 = max7

2 Chọn điện áp định mức của mạng điện

Điện áp tính toán của từng đoạn đờng dây đợc tính theo công thức kinh nghiệm:

U tt =4.34 (kV) Trong đó:

• l : Chiều dài đờng dây (km)

• P : Công suất truyền tải trên đờng dây (MW)

Đối với đờng dây N-1 : U tt1 =4.34=103.07 (kV)

Tơng tự ta có kết quả tính điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện trong bảng sau:

Đờng dây

i (MVA) i P i (MW) l i (km) tính toán Điện áp

U tti (kV)

Điện áp định mức của mạng

điện U đm (kV)

N-2 20+10.6i 20 58.31 84.41

3 Chọn tiết diện dây dẫn

Mạng điện 110kV đợc thực hiện chủ yếu bằng các đờng dây trên không Các dây dẫn

đ-ợc sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thờng đđ-ợc đặt trên các cột

bê tông cốt thép hay cột thép tùy địa hình đờng dây chạy qua Khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha là D tb =5.5 m.

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

điện J kt Với thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=4900h thì mật độ kinh tế của dòng điện là J kt =1.1 A/mm 2

• Tiết diện của dây dẫn đợc tính theo công thức:

Fi =

I imax là dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên đờng dây thứ i (A) đợc xác định bởi công thức:

Iimax = Trong đó:

Smaxi: Công suất cực đại trên đờng dây thứ i (MVA) n: Số mạch của đờng dây

Uđm: Điện áp định mức của mạng điện (kV) Dựa vào giá trị của Fi, ta chọn Fitc gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đờng dây và điều kiện phát nóng cho phép

Đối với đờng dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang và đảm bảo về cơ khí thì các dây nhôm lõi thép phải có tiết diện F 70mm2

• Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Imax Icp

Với đờng dây lộ kép, ta xét thêm trờng hợp sự cố 1 mạch:

Isc Icp với Isc=2.Imax

Trong đó:

Isc: Dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sự cố

Icp: Dòng điện cho phép lớn nhất ( Phụ thuộc bản chất và tiết diện dây)

• Đối với đờng dây N-1:

IN-1max==98.01 A

FN-1===89.1 mm2

 Chọn FN-1tc=95 mm2 Dòng điện cho phép lớn nhất trên đờng dây là: Icp= 330A

Kiểm tra điều kiện phát nóng:

IN-1max=98.01A Icp=330A Khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch đờng dây thì dòng sự cố chạy trên đờng dây là Isc=2Imax=289.1=178.2 A

Dễ thấy: Isc< Icp

Nh vậy, tiết diện dây dẫn của đờng dây N-1 đã lựa chọn thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

• Tính toán tơng tự cho các đờng dây còn lại ta có bảng tính tiết diện nh sau:

Đờng

dây Smaxi (MVA) l (km) I (A) max (mm F 2 ) (mm F tc 2 ) I sc (A) I cp (A)

N-1 37.35 36.06 98.01 89.10 95 196.03 330

N-2 22.64 58.31 59.40 54.00 70 118.80 265

N-3 35.08 41.23 92.07 83.70 95 184.15 330

N-4 21.50 80.62 56.43 51.30 70 112.86 265

N-5 26.03 44.72 68.31 62.10 70 136.63 265

N-6 30.56 78.10 80.19 72.90 70 160.39 265

N-7 33.95 70.71 89.10 81.00 70 178.21 265

Vậy các đờng dây đã chọn đều thỏa mãn các điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng

• Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, ta xác định các thông số đơn vị của đờng dây ro, xo, bo và tính các thông số tập trung R, X, B trong sơ đồ thay thế của các đờng dây theo công thức:

R= (Ω); X= (Ω); B= (S)

Với n là số mạch đờng dây Ta có bảng thông số các đoạn đờng dây:

Đờng

dây l (km) Loại dây r o () x o () b o () R (Ω) X (Ω) B (S)

4 Tính tổn thất điện áp

 Tổn thất điện áp cho phép trong chế độ làm việc bình thờng:

 Tổn thất điện áp cho phép trong chế độ làm việc sự cố:

 Tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i khi vận hành bình thờng là:

 Đối với các đờng dây có hai mạch, nếu ngừng 1 mạch thì tổn thất điện áp là:

 Xét đờng dây N-1:

=2.74%

= 22.74=5.48%

 Tính toán tơng tự cho các đờng dây còn lại ta có bảng tính tổn thất điện áp:

Đờng

∆ Usc% 5.48 6.58 5.89 8.65 5.81 11.91 11.98

Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 1

là :

= <

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố :

<

Vậy phơng án 1 đã đạt đợc các chỉ tiêu về kỹ thuật

II Phơng án 2

1 Cân bằng công suất

N-1 = max1

N-2 = max2

N-3 = max3

N-5 = max5 N-7 = max7

N-4 = max4 + max6 = 19+10.07i + 27+14.31i=46+24.37i (MVA)

4-6 = max6 = 27+14.31i (MVA)

2 Chọn điện áp định mức của mạng điện

Tính toán tơng tự phơng án 1 ta có bảng tính điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện.

Đờng dây

i (MVA) i P i (MW) l i (km) tính toán Điện áp

U tti (kV)

Điện áp định mức của mạng

điện U đm (kV)

3 Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tơng tự nh phơng án 1, ta có bảng tính tiết diện dây dẫn:

Đờng

dây

Smax

i (MVA

)

l (km) Imax (A) (mm2 F

)

Ftc (mm2 ) Isc (A)

Icp (A)

N-1 37.35 36.06 98.01 89.10 95 196.03 330

N-2 22.64 58.31 59.40 54.00 70 118.80 265

N-3 35.08 41.23 92.07 83.70 95 184.15 330

N-4 52.06 80.62 136.61 124.19 120 273.23 380

N-5 26.03 44.72 68.31 62.10 70 136.63 265

4-6 30.56 28.28 80.19 72.90 70 160.39 265

N-7 33.95 70.71 89.10 81.00 70 178.21 265

Vậy các đờng dây đã chọn đều thỏa mãn các điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng

Bảng thông số các đoạn đờng dây

dây l (km) Loại dây r o () x o () b o () R (Ω) X (Ω) B (S)

N-4 80.62 AC-120 0.27 0.423 2.69 10.88 17.05 4.34

4 Tính tổn thất điện áp

Tính tơng tự phơng án 1, ta có bảng tính tổn thất điện áp:

Đờng

∆ Usc% 5.48 6.58 5.88 15.14 5.80 4.32 11.98

∆ U N-4-6 bt%= ∆ U N-4 bt %+ ∆ U 4-6 bt %=7.57+2.16=9.73%

• Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 2 trong chế độ làm việc bình thờng:

• Khi xảy ra sự cố trên đờng dây N-4-6:

• Vậy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 2 trong chế độ làm việc

sự cố là

Vậy phơng án 2 đã đạt đợc các chỉ tiêu về kỹ thuật

III Phơng án 3

1 Cân bằng công suất.

N-1 = max1

N-2 = max2

N-5 = max5 N-6 = max6 N-7 = max7

Xét mạng kín N-3-4: Giả thiết đây là mạng điện đồng nhất có cùng tiết diện, bỏ qua tổn thất trên đờng dây:

 Dòng công suất trên đoạn N-3:

N-3 === 32.54+17.25i

(MVA)

 Dòng công suất trên đoạn N-4:

N-4 = max3max4N-3 = 31+16.43i + 19+10.07i32.5417.25i= 17.46+9.25i (MVA).

 Công suất chạy trên đoạn 3-4:

3-4 = N-3max332.54+17.25i3116.43i1.54+0.82i (MVA)

2 Chọn điện áp định mức của mạng điện

Tính toán tơng tự phơng án 1, ta có bảng tính điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện.

Đờng dây

i (MVA) i P i (MW) l i (km) tính toán Điện áp

U tti (kV)

Điện áp định mức của mạng

điện U đm (kV)

N-2 20+10.6i 20 58.31 84.41

3 Chọn tiết diện dây dẫn

Xét riêng mạng kín :

 Tính tiết diện các đoạn đờng dây trong mạng kín

• Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn N-3 là:

o Tiết diện dây dẫn:

→Chọn dây AC-185 có Icp=510A

• Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn N-4 là:

o Tiết diện dây dẫn:

→Chọn dây AC-95 có Icp=330A

• Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn 3-4 là:

o Tiết diện dây dẫn:

→Chọn dây AC-70 có Icp=265A

 Kiểm tra dây dẫn khi xảy ra sự cố.

 Trờng hợp sự cố đờng dây N-3: N-4 = max 3 + max 4 và 4-3 = max 3

< Icp=330A

< Icp=265A

 Trờng hợp sự cố đờng dây N-4: N-3 = max 3 + max 4 và 3-4 = max 4

< Icp=510A

< Icp=265A

Các đờng dây còn lại chọn tiết diện tơng tự phơng án 1, ta có bảng tính tiết diện:

Đờng

dây

Smax

i (MVA

)

l (km) Imax (A) (mm2 F

)

Ftc (mm2 ) Isc (A)

Icp (A)

N-1 37.35 36.06 98.01 89.10 95 196.03 330

N-2 22.64 58.31 59.40 54.00 70 118.8 265

0 N-5 26.03 44.72 68.31 62.10 70 136.63 265

N-6 30.56 78.10 80.19 72.90 70 160.39 265

N-7 33.95 70.71 89.10 81.00 70 178.21 265

Vậy các đờng dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng Bảng thông số các đoạn đờng dây:

Đờng

dây l (km) Loại dây r o () x o () b o () R (Ω) X (Ω) B (S)

4 Tính tổn thất điện áp

• Xét mạch vòng:

 Trong chế độ làm việc bình thờng :

 Tổn thất điện áp trên đoạn N-3:

=2.14%

 Tổn thất điện áp trên đoạn N-4:

=3.24%

 Tổn thất điện áp trên đoạn 3-4:

=0.18%

→ Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng ở chế độ bình thờng là:

==3.24%

 Trong chế độ làm việc sự cố:

 Khi sự cố đờng dây N-3: N-4 = max 3 + max 4 = 31+16.43i+19+10.07i=50+26.5i MVA và

=3.71%

 Khi sự cố đờng dây N-4: N-3 = max 3 + max 4 = 50+26.5i MVA và 3-4 = max

4 = 19+10.07i MVA

=3.29%

=2.28%

→Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng ở chế độ sự cố là:

==9.28+3.17=12.45%

• Các đờng dây còn lại làm tơng tự phơng án 1, ta có bảng :

Đờng

Usc% 5.48 6.58 12.45 5.81 11.9 11.98

Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 3

là :

= <

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố :

= Vậy phơng án 3 đã đạt đợc các chỉ tiêu về kỹ thuật