Đồ án lưới điện Phân Tích Nguồn Phụ Tải Cân Bằng Công Suất

Đồ án gồm 8 chương : Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải Chương 2 : Cân bằng công suất và dự kiến phương án nối dây Chương 3 : Tính toán kinh tế các phương án Chương 4 : Tính toán

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ,đời sống nhân dânđược nâng cao nhanh chóng Nhu cầu về điện trong tất cả các lĩnh vực tăngcường không ngừng Một lực lượng đông đảo cán bộ kỹ thuật trong và ngoàingành điện đang thiết kế, lắp đặt các công trình điện

Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dânđược nâng cao phát triển của ngành điện sẽ thúc đẩy nền kinh tế nước ta pháttriển

Bên cạnh việc xây dụng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng tiếtkiệm, hợp lý, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng Nó góp phần vào sựphát triển của ngành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển

Trong phạm vi của đồ án này trình bày về thiết kế môn học lưới điện

Đồ án gồm 8 chương :

Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải

Chương 2 : Cân bằng công suất và dự kiến phương án nối dây

Chương 3 : Tính toán kinh tế các phương án

Chương 4 : Tính toán chi tiêu kinh tế so sánh các phương án

Chương 5 : Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính

Chương 6 : Tính toán chính xác các chế độ

Chương 7 : Tính toán điện áp các nút và điều chỉnh điện áp

Chương 8 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của phương án

Để thực hiện các nội dung nói trên đồ án cần sử lý các số liệu tính toán thiết kế

và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kỹ thuật, vạch các phương án và lựa chọnphương án tối ưu nhất

Do kiến thức cần hạn chế nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếusót, em rất mong các thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của em đượchoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS NGUYỄN

ĐỨC THUẬN và các thầy cô giáo trong khoa HỆ THỐNG ĐIỆN đã giúp em

hoàn thành đồ án môn học này

Hà Nội,tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Hải Mạnh

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 1

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1

1.1 Phân tích nguồn điện 1

1.2 Phân tích phụ tải điện 1

1.3 Sơ đồ địa lý 2

CHƯƠNG 2: 3

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 3

2.1:Cân Bằng Công Suất Tác Dụng 3

2.3: Dự Kiến Phương Án Nối Dây 3

- Nếu là phụ tải loại I ta dùng dây kép 3

2.3.1: Phương Án 1 Hình Tia 4

2.3.2: Phương Án 2 Liên Thông 4

2.3.3:Phương Án 3 Lưới Kín 5

CHƯƠNG 3: 6

TÍNH TOÁN KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN 6

3.1: Xét Phương Án 1 6

3.1.1: Phân Bố Công Suất 6

3.1.2: Lựa Chọn Điện Áp Định Mức 6

3.1.3: Chọn Tiết Diện Dây Dẫn 7

3.1.4: Tính Tổn Thất Điện Áp 10

3.2:Phương Án 2 11

3.2.1:Phân Bố Công Suất 11

3.2.2:Chọn Điện Áp Định Mức 11

3.2.3:Chọn Tiêt Diện Cho Đường Dây 12

3.2.4: Tính Tổn Thất Điện Áp 15

3.3.Phương án 3 15

3.3.1.Phân bố công suất 15

3.3.2.Chọn Điện Áp Định Mức Cho Lưới 16

3.3.3.Chọn Tiết Diện Cho Đường dây 17

3.3.4.Tính Tổn Thất Điện Áp 20

4.1.Cơ Sở Lý Thuyết 21

4.2.Xét Phương án 1 21

4.2.1.tính vốn đầu tư 21

4.2.2.Tính ∆A 22

4.2.3.Hàm chi phí 22

4.3 Xét phương án 2 22

4.3.1 Tính vốn đầu tư 22

4.3.2 Tính ∆A 23

4.3.3 Hàm chi phí 23

4.4 Phương án 3 23

4.4.1 Tính vốn đầu tư 23

4.4.2 Tính ∆A 24

4.4.3 Hàm chi phi 24

CHƯƠNG 5: 25

CHỌN MBA VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 25

5.1.Chọn MBA cho các trạm 25

5.1.1 Nguyên tắc chung 25

5.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho từng trạm 26

5.2 Chọn sơ đồ nối điện chính 26

5.2.1 Chọn sơ đồ nối dây chi tiết cho các trạm hạ áp phụ tải 26

CHƯƠNG 6 28

TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÁC CHẾ ĐỘ 28

6.1: Tính Toán Chế Độ Phụ Tải Cựu Đại ( U Nguồn = 121KV) 28

6.2 : Tính Toán Chế Độ Phụ Tải Cựu Tiểu ( U N = 115 KV ) 30

6.3: Tính Toán Chế Độ Sự Cố ( U N = 121 KV ) 32

CHƯƠNG 7: 33

TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 33

7.1: Tính Toán Điện Áp Các Nút: 33

7.2: Điều Chỉnh Điện Áp 36

7.2.2: Các Loại Máy Biến Áp Điều Chỉnh Điện Áp: 37

7.3: Chọn Đầu Phân Áp Máy Biến Áp 38

7.3.2: Chọn đầu phân áp cho MBA có đầu phân áp dưới tải: 41

CHƯƠNG 8 44

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN 44

8.1:Vốn Đầu Tư 44

8.2: Tổng Tổn Thất Công Suất Tác Dụng Trên Lưới: 44

8.3: Tổng Tổn Thất Điện Năng: 45

8.4:Chi Phí Vận Hành Lưới Điện: 45

8.5: Hàm Chi Phí Tính Toán 1 Năm: 45

8.6: Giá Thành Truyền Tải Điện Năng: 46

8.7: Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế dộ cực đại 46

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1 Phân tích nguồn điện

- Nguồn điện là hệ thống công suất vô cùng lớn, có hệ số công suất là 0,85

1.2 Phân tích phụ tải điện

- Có 7 phụ tải

+ loại 1 gồm 1,3,4,5,6,7

+ loại 1 gồm 2

-Tổng công suất phụ tải :P = 208 MW

-Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax= 5000

-Tổng công suất phụ tải cực tiểu : Pmin = 145,6MW

-Điện áp định mức thứ cấp phía hạ áp (Uđm= 22 KV)

-Những phụ tải nào có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường: 1,2,3,6,7 -Những phụ tải nào có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường: 4,5

1.3 Sơ đồ địa lý

2 1

3

7

CHƯƠNG 2:

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

2.1:Cân Bằng Công Suất Tác Dụng

Pnguồn =Pyêu cầu

Pyêu cầu = mPmax + ∆Pmđ +Pdự trữ

- Trong đó: + m :là hệ số đồng thời m=1

+ ∆Pmđ :là tổng tổn thất công suất trong mạch điện2.2 :Cân Bằng Công Suất Phản Kháng

Qyêu cầu = mQmax + ∆QL -QC+ ∆Qba+Qdự trữ

- Trong đó: + QL:Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây

+ QC: Tổng CSPK do điện dung của dây dẫn sinh ra

+ Qba: Tổng tổn thất CSPK ở trong các MBA khi tính toán sơ

bộ lấy =15%Qmax

Qnguồn = Pnguồn.tgφ

So Sánh: Qnguồn ¿ < ¿Qyêu cầu

Nếu: Qnguồn ¿Qyêu cầu thì không phải bù công suất phản kháng

Qnguồn ¿ Qyêu cầu thì phải bù công suất phản kháng

2.3: Dự Kiến Phương Án Nối Dây

- Nếu là phụ tải loại I ta dùng dây kép

- Nêu là phụ tải loại III ta dùng dây đơn

2.3.1: Phương Án 1 Hình Tia

2.3.2: Phương Án 2 Liên Thông

2 1

3

7

2.3.3:Phương Án 3 Lưới Kín

2 1

3

7

L: Chiều dài đường dây (km)

P: Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây (MW)

Áp dụng công thức trên ta có bảng tính toán:

3.1.3: Chọn Tiết Diện Dây Dẫn

Trong bài toán quy hoạch thiết kế lưới điện, chọn dây dẫn là bài toán cơ bảnnhất Chọn dây dẫn bao gồm chọn chọn loại dây dẫn và tiết diện dây dẫn

Hiện nay các dây hợp kim nhôm không có lõi thép bắt đầu được sử dụngrộng rãi Các dây hợp kim nhôm có độ bền cơ rất tốt và lớn hơn nhiều so với độbền cơ của dây nhôm Các dây hợp kim nhôm nhẹ hơn dây nhôm lõi thép, do đócho phép giảm giá thành cột của đường dây Điện trở dây hợp kim nhôm nhỏhơn so với dây nhôm lõi thép

Ta sử dụng các loại dây dẫn trên không, dây, nhôm lõi thép (AC), đặt 2 lộtrên cùng một cột thép, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn pha làDtb = 5 m

Tiết diện dây dẫn ảnh hưởng nhiều đến vốn đầu tư để xây dựng đường dây vàchi phí vận hành của đường dây, nhưng giảm tổn thất điện năng và chi phí vềtổn thất điện năng Vì vậy ta cần phải chọn tiết diện dây dẫn làm sao cho hàmchi phí tính toán nhỏ nhất Ta sẽ sử dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế

để tìm tiết diện dây dẫn:

Trong đó

Fkt: tiết diện kinh tế của dây dẫn

Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Jkt chọn chung cho toàn lướitheo điều kiện Tmax và dây AC.( Với Tmax = 5000 h, dây AC ta có Jkt = 1 A/mm2)

Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ cực đại, A

Giá trị dòng điện này được xác định theo công thức sau:

n: số mạch đường dây(đường dây kép thì n = 2, đường dây đơn thì n = 1)Uđm: điện áp định mức của lưới điện, kV

Pmax , Qmax: dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng cực đại chạytrên đường dây, (MW, MVAr)

Sau khi tính tiết diện theo công thức ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn gần nhất

và kiểm tra các điều kiện về: phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố; độ bền cơ của dây và kiểm tra điều kiện về sự tạo thành vầng quang và tổn thất điện

áp cho phép Chọn dây dẫn có tiết diện nằm trong dãy tiêu chuẩn: 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện vềvầng 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≤ Icp

Isc= √ 3 Uđm Smax =2.Imax

Trong đó:

Isc – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

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

+ điều kiện phát sinh vầng quang

+ điều kiện độ bền cơ

+ điều kiện phát nóng lúc sự cố

Thông số của đường dây

Điện trở của đường dây:

l chiều dài đường dây (km)

r0,x0,b0 điện trở tác dụng,điện kháng ,điện dẫn của dây dẫn tra bảng sách giáo khoa.với DTB=5

*tổn thất điện áp cho phép trong chế độ làm việc bình thường:

Ucp% khi làm việc bình thường = 15%

Kết luận:  Ubt max% <15%

 Usc max%<25%

3.2:Phương Án 2

3.2.1:Phân Bố Công Suất

-Xét đường dây N-4-5: ´SN-4=´S4+´S5=(29+14i)+(32+17,2i) = 61 + 31,2i

L: là chiều dài đường dây (km)

P: là công suất tác dụng (MW)

Áp dụng công thức trên ta có bảng tính toán:

Bảng kết quả tính toán cho ta thấy tất cả các giá trị điện áp tính được đềunằm trong khoảng (80 ÷ 150) kV.

3.2.3:Chọn Tiêt Diện Cho Đường Dây

Trong bài toán quy hoạch thiết kế lưới điện, chọn dây dẫn là bài toán cơ bảnnhất Chọn dây dẫn bao gồm chọn chọn loại dây dẫn và tiết diện dây dẫn

Hiện nay các dây hợp kim nhôm không có lõi thép bắt đầu được sử dụngrộng rãi Các dây hợp kim nhôm có độ bền cơ rất tốt và lớn hơn nhiều so với độbền cơ của dây nhôm Các dây hợp kim nhôm nhẹ hơn dây nhôm lõi thép, do đócho phép giảm giá thành cột của đường dây Điện trở dây hợp kim nhôm nhỏhơn so với dây nhôm lõi thép

Ta sử dụng các loại dây dẫn trên không, dây, nhôm lõi thép (AC), đặt 2 lộtrên cùng một cột thép, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn pha làDtb = 5 m

Tiết diện dây dẫn ảnh hưởng nhiều đến vốn đầu tư để xây dựng đường dây vàchi phí vận hành của đường dây, nhưng giảm tổn thất điện năng và chi phí vềtổn thất điện năng Vì vậy ta cần phải chọn tiết diện dây dẫn làm sao cho hàmchi phí tính toán nhỏ nhất Ta sẽ sử dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế

để tìm tiết diện dây dẫn:

max kt kt

I F J



Trong đó

Fkt: tiết diện kinh tế của dây dẫn

Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Jkt chọn chung cho toàn lướitheo điều kiện Tmax và dây AC.( Với Tmax = 5000 h, dây AC ta có Jkt = 1 A/mm2)

Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ cực đại, A

Giá trị dòng điện này được xác định theo công thức sau:

Sau khi tính tiết diện theo công thức ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn gần nhất

và kiểm tra các điều kiện về: phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố; độ

bền cơ của dây và kiểm tra điều kiện về sự tạo thành vầng quang và tổn thất điện

áp cho phép Chọn dây dẫn có tiết diện nằm trong dãy tiêu chuẩn: 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện vềvầng 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≤ Icp

Isc= √ 3 Uđm Smax =2.Imax

Trong đó:

Isc – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

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

*Nhận xét: Từ các kết quả ta nhận thấy tiết diện chọn của các đường dây thỏa mãn các điều kiện

+ điều kiện phát sinh vầng quang

+ điều kiện độ bền cơ

+ điều kiện phát nóng lúc sự cố

C.Tính thông số đường dây

Điện trở của đường dây:

l chiều dài đường dây (km)

r0,x0,b0 điện trở tác dụng,điện kháng ,điện dẫn của dây dẫn tra bảng sách

3.2.4: Tính Tổn Thất Điện Áp

*tổn thất điện áp cho phép trong chế độ làm việc bình thường:

Ucp% khi làm việc bình thường = 15%

 Ubt max% = max{∆ Un 4 bt+∆ U 45 bt=4,53 Ubt ∋max=6,21

 Usc max%= max{∆ Un 4 sc + ∆ U 45 sc =9,06 ∆Uscni max=12,43

3.3.Phương án 3

3.3.1.Phân bố công suất.

* xét đường dây N-4-5-N: bỏ qua U và giả thiết tất cả các đường dây cùng

một loại dây:

- S̊N4 =˚S 4 (l 45+ln5 )+ ˚S 5 ln 5

30+44,72+22.36

- S̊N5=S̊4+ S̊5- S̊N4 = (29+14i)+(32+17,2i)-( 32,78 + 17,59i) = 28,22 + 13,61i

- S̊45= S̊N4-S̊4 = (32,78 + 17,59i)-( 29+14i) = 3,78+ 3,59i

3.3.2.Chọn Điện Áp Định Mức Cho Lưới.

-Điện áp tính toán của đường dây được tính toán theo:

Utt =4,34.√L+ 16 P Trong đó:

L: là chiều dài đường dây (km)

P: là công suất tác dụng (MW)

Áp dụng công thức trên ta có bảng tính toán:

3.3.3.Chọn Tiết Diện Cho Đường dây

Trong bài toán quy hoạch thiết kế lưới điện, chọn dây dẫn là bài toán cơ bảnnhất Chọn dây dẫn bao gồm chọn chọn loại dây dẫn và tiết diện dây dẫn

Hiện nay các dây hợp kim nhôm không có lõi thép bắt đầu được sử dụngrộng rãi Các dây hợp kim nhôm có độ bền cơ rất tốt và lớn hơn nhiều so với độbền cơ của dây nhôm Các dây hợp kim nhôm nhẹ hơn dây nhôm lõi thép, do đócho phép giảm giá thành cột của đường dây Điện trở dây hợp kim nhôm nhỏhơn so với dây nhôm lõi thép

Ta sử dụng các loại dây dẫn trên không, dây, nhôm lõi thép (AC), đặt 2 lộtrên cùng một cột thép, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn pha làDtb = 5 m

Tiết diện dây dẫn ảnh hưởng nhiều đến vốn đầu tư để xây dựng đường dây vàchi phí vận hành của đường dây, nhưng giảm tổn thất điện năng và chi phí vềtổn thất điện năng Vì vậy ta cần phải chọn tiết diện dây dẫn làm sao cho hàmchi phí tính toán nhỏ nhất Ta sẽ sử dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế

để tìm tiết diện dây dẫn:

max kt kt

I F J



Trong đó

Fkt: tiết diện kinh tế của dây dẫn

Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2 Jkt chọn chung cho toàn lướitheo điều kiện Tmax và dây AC.( Với Tmax = 5400 h, dây AC ta có Jkt = 1 A/mm2)

Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ cực đại, A

Giá trị dòng điện này được xác định theo công thức sau:

n: số mạch đường dây(đường dây kép thì n = 2, đường dây đơn thì n = 1)

Pmax , Qmax: dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng cực đại chạytrên đường dây, (MW, MVAr)

Sau khi tính tiết diện theo công thức ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn gần nhất

và kiểm tra các điều kiện về: phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố; độ bền cơ của dây và kiểm tra điều kiện về sự tạo thành vầng quang và tổn thất điện

áp cho phép Chọn dây dẫn có tiết diện nằm trong dãy tiêu chuẩn: 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240

Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện vềvầng 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≤ Icp

Isc= √ 3 Uđm Smax =2.Imax

Trong đó:

Isc – dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

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

Đường

KếtLuận

+ điều kiện phát sinh vầng quang

+ điều kiện độ bền cơ

+ điều kiện phát nóng lúc sự cố

*Tính Thông số đường dây.

Điện trở của đường dây:

l chiều dài đường dây (km)

r0,x0,b0 điện trở tác dụng,điện kháng ,điện dẫn của dây dẫn tra bảng sách

Kết luân: Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế

độ vận hành bình thường là: ∆UN-1btmax = 6,21%

VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN

4.1.Cơ Sở Lý Thuyết

trong một năm:

Z = (avh + atc) v + ∆A C

Trong đó: -avh : hệ số vận hành đường dây (av = 0,04)

-atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư (atc= T1

tc) +(Ttc : Thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn)

-V : Vốn đầu tư xây dựng lưới

-∆A : Tổn thất điện năng trên đường dây (∑i ∆Ai)