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

+ Thiết kế hệ thống cung cấp điện giúp chúng ta thiết kế, tính toán hệ thống mạng lưới truyền tải điện, cung cấp và phân phối điện.. Thiết kế sai sẽ dẫn đến độ tin cậy dẫn điện thấp hư h

Trang 1

THUẬN Sinh viên thực hiện : NGUYỄN ĐỨC NGHĨA Lớp : D8 – H3

Trang 2

+ Thiết kế hệ thống cung cấp điện giúp chúng ta thiết kế, tính toán hệ thống

mạng lưới truyền tải điện, cung cấp và phân phối điện Từ đó có phương án xây

dựng nắp đặt các mạng lưới sao cho tiết kiệm và hiệu quả nhất Thiết kế hệ

thống cung cấp điện là một công việc quan trọng và rất khó khăn, một hệ thống

nhỏ cũng yêu cầu kiến thức từ rất nhiều chuyên ngành hẹp như Lý thuyết mạch,

Mạng điện Mạng lưới thiết kế dư thừa sẽ gây lãng phí về kinh tế và tổn hao

lớn Thiết kế sai sẽ dẫn đến độ tin cậy dẫn điện thấp hư hỏng cháy nổ…

Sau thời gian học tập tìm hiểu kiến thức môn dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt

tình của thầy Nguyễn Đức Thuận em đã hoàn thành Đồ án thiết kế lưới điện khu

vực

Trong đồ án môn học này em trình bày về:

Thiết kế hệ thống điện có 1 nguồn và 7 phụ tải

Đồ án gồm:

1 Chương 1: Phân tích các nguồn cung cấp điện và phụ tải

2 Chương 2: Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện

3 Chương 3: Xây dựng các phương án tối ưu

4 Chương 4: Đề án giảm tổn thất công suất cho phương án tối ưu và tính toán tài

chính cho đề án.

Em thấy đây là môn học rất hay và thú vị.Trong 3 năm học tập, nghiên cứu đây là

lần đầu tiên chúng em được tiếp cận với những kiến thức thực tế nhất về ĐIỆN-thứ sẽ

theo em từng ngày của cuộc sống Tuy nhiên, do lượng kiến thức và kinh nghiệm thực

tế của em còn hạn chế nên bài đồ án của em không tránh khỏi những sai sót và hạn

chế Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy, để em hoàn thiện

thêm kiến thức của mình.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy!

Trang 3

Mục lục 1

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI 1 1.1 Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải .1

1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 5

CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ -THUẬT 6

1 Lí thuyết 6

2 Đề xuất phương án nối dây 6

Chương 3 Tính toán kĩ thuật các phương án 7

3.1 Cơ sở lí thuyết 7

3.2 Tính toán kĩ thuật từng phương án 7

3.2.1 Phương án 1 : 12

3.2.2 Phương án 2 18

3.2.3 Phương án 3 22

Chương 4 Tính toán kinh tế , chọn phương án tối ưu 28

4.1 Cơ sở lí thuyết 28

4.2 Phương án 1 ( Chọn cột bê tong cốt thép) 28

4.3 Phương án 2 30

4.4 Phương án 3 31

CHƯƠNG 5 Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính 33

5.1 Chọn máy biến áp .33

5.2 Chọn sơ đồ nối điện .34

Chương VI Tính chế độ vận hành của mạng điện – cân bằng chính xác công suất 36

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 36

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 40

6.3 Chế độ sự cố 41

Chương 7 :Tính toán điện áp nút và điều chỉnh điện áp 43

7.1 Tính điện áp các nút 43

1 Chế độ cực đại (UN =121kV) 43

2 Chế độ phụ tải cực tiểu (UN =115kV ) 44

Trang 4

3 Chế độ sự cố 45

7.2 Điều chỉnh điện áp 45

1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp 45

2 Các máy biến áp có điều chỉnh điện áp 46

3 Chọn đầu phân áp máy biến áp 46

Chương 8 Tính toán chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của lưới điện 48

8.1 Vốn đầu tư 48

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện 49

8.3 Tổn thất điện năng trong lưới điện 49

8.4 Chi phí vận hành hàng năm 50

8.5 Chi phí tính toán hang năm 51

8.6 Giá thành truyền tải điện năng 51

8.7 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 51

Trang 5

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁCPHỤ TẢI

I Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải

1 Nguồn điện

Nguồn hệ thống: Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn, có

hệ số công suất của HT là 0,85

2 Phụ tải

Trong hệ thống điện có 7 phụ tải có đặc điểm trong bảng sau

3 Sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và phụ tải

7

ND

4

3

Trang 6

4 Phân tích phụ tải

Trong hệ thống điện thiết kế gồm 7 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 7)

+ Trong đó có tất cả các loại phụ tải đều loại I

Trang 7

II CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

I.1 Cân bằng công suất tác dụng:

P N Công suất của nguồn

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.2.1bằng:

∑∆ Q L :tổng tổn thất phản kháng trên đường dây

∑∆ Q C :tổng tổn thất phản kháng do đường dây sinh ra

Trang 8

KL : Không cần bù công suất phản kháng

CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ SO SÁNH CÁC

PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ -THUẬT

I Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

Theo yêu cầu thiết kế, ta phải đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện loại I, đây là loại phụ tải quan trọng nhất Đối với loại phụ tải này nếu ngừng cung cấp điện có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người , làm hư hỏng thiết bị và để phục hồi lại trạng thái làm việc bình thường thì bắt buộc xí nghiệp phải ngừng sản xuất trong thời gian dài, vv Vì mức độ quan trọng của các hộ phụ tải này nên các đường dây của mạng điện phải được bố trí hợp lí sao cho khi gặp sự cố hỏng ở bộ phận nào đó thì đường dây vẫn phải đảm bảo cung cấp điện được liên tục, phải luôn đảm bảo sự cung cấp điện được liên tục cho các hộ phụ tải

Việc lựa chọn các phương án nối dây của mạng điện phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

+ Cung cấp điện liên tục

+ Đảm bảo chất lượng điện năng

+ Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

+ Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển trong tương lai

+ Đảm bảo an toàn cho người và cho thiết bị

Dựa theo mặt bằng thiết kế và yêu cầu của các phụ tải, ta đưa ra 4 phương án nối dây sau:

Phương án 1

N

Đ

Trang 9

Phương án 2

7ND

4

62

3

Phương án 3

7NĐ

Trang 10

1 5

4

62

3

II So sánh các phương án về mặt kĩ thuật

Để so sánh các phương án về mặt kĩ thuật, ta phải xét tới các nội dung sau:

- Chọn lựa cấp điện áp định mức của hệ thống

- Chọn lựa tiết diện dây dẫn

- Tính toán tổn thất điện áp

- Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố

Chọn lựa cấp điện áp của hệ thống:

Vấn đề lựa chọn cấp điện áp cho hệ thống ảnh hửog trực tiếp đến cả về mặt kĩ thuật cũng như về mặt kinh tế Nếu như chọn U cao thì tổn thất trên lưới giảm nhưng chi phí cao Còn nếu chọn U thấp thì chi phí giảm nhưng tôn thất trên lưới lại cao Vì vậy ta phải lựa chọn U sao cho hợp lý

Ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau:

Ui=4.34 √ Li+16 Pi , kV

Trong đó:

Pi là công suất truyền tải trên đường dây thứ i, MW

Li là chiều dài đường đây thứ i, km

Nếu U = 70160 (kV) thì ta sẽ chọn cấp điện áp của hệ thống là Udm=110kV

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây:

Mạng điện mà ta đang xét là mạng điện khu vực, do đó người ta thường lựa chọn tiết diên dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện.Ta dự kiến sử dùng loại dây dẫn AC

Công thức tính tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện là:

F kti=

I max i

J kt , mm2

Trang 11

Với mạng điện ta đang xét sử dụng dây AC và thời gian sử dụng công suất cực đại

là Tmax = 4900h nên ta có Jktế = 1,1 A/mm2

Trong công thức trên thì Imaxi là dòng điện lớn nhất trên đoạn đường dây thứ i và được tính như sau:

Imax =

S max i n×√3 U dm =

√Pi2+Qi2

n×√3 Udm

Trong đó :

Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện

Uđm : điện áp định mức của dòng điện (kV)

Smaxi : công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA)

n - số lộ đường dây

Smaxi = √P i2+Q

i2 , (MVA)Khi xác định được tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây, ta tiến hành so sánh với tiết diện tiêu chuẩn để chọn ra tiêu chuẩn gần nhất

Pi, Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i

Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i

Chú ý rằng tổn thất điện áp chỉ tính cho phạm vi 1 cấp điện áp và ta sẽ tính tổn thất điện áp cực đại lúc bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất, các trị số của tổn thất điện áp phải thoả mãn các yêu cầu sau:

Đối với trường hợp dùng máy biến áp thường:

4 Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang và điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Ta tiến hành kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang của dây dẫn

Trang 12

Trong đó:

Isc là dòng điện lớn nhất khi có sự cố( là khả năng một trong hai dây của đường dây hai mạch bị đứt)

Icp là dòng điện cho phép lâu dài chạy qua dây dẫn

Khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc, ta lấy Khc=0.8

Trang 13

III Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho từng phương án

Ta có bảng

Trang 14

Đường dây S max(MVA) P max(MW) Li(km) U(KV) Uđm(KV)

3.1.2Lựa chọn tiết diện dây dẫn

a - Đoạn đường dây N-1

 Chọn tiết diện dây dẫn.

Imax N-1 =

Smax 1n×√3 U dm = 58.31 (A)

Fkt =

Imax

J kt = 58.31 Chọn dây dẫn loại AC- 70,có tiết diện chuẩn là 70mm2 và dòng điện cho phép Icp=265A.

- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:

Ftc=70mm2 ¿ 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện).

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc bình thường.

Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của dây dẫn:

Isc = 2.Ibt max = 116.62 (A)

Isc < Icp = 265A ( thỏa mãn điều kiện ).

 Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây.

Với loại đường dây AC- 70 ta có: ro=0.45 Ω /km, xo=0.44 Ω /km

Điện trở và điện kháng đường dây :

Trang 15

U1sc % =2 U1bt % = 2 1.96 % = 3.92%

a - Đoạn đường dây N-2

Imax N-2 =

Smax 1n×√3 U dm = 67.057 (A)

Fkt =

Imax

J kt =75.8141 = 67.057 Chọn dây dẫn loại AC- 70,có tiết diện chuẩn là 70mm2 và dòng điện cho phép Icp=265A.

Isc = 2.Ibt max = 134.115 (A)

Đoạn đường dây N-3

 Chọn tiết diện dây dẫn:

Trang 16

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự có sẽ dẫn đến mất điện, không tính đến Isc.

Trang 17

Đường dây (MAR)S I max Số

Trang 18

Đường dây I max I sc I cp

Trang 20

Xét tương tự với các đoạn đường dây khác ta có bảng tổng kết sau:

3.2.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

a) Đoạn đường dây 1 -2

Chọn tiết diện dây dẫn

S1−2=S2 = 23+j11.132 (MVA)

Imax N-2 =

Smax 1n×√3 U dm = 67.057(A)

Fkt =

Imax

J kt =75.8141 = 67.057 Chọn dây dẫn loại AC- 70,có tiết diện chuẩn là 70mm2 và dòng điện cho phép Icp=265A.

Isc = 2.Ibt max = 134.115 (A)

Trang 21

b)–đoạn đường dây N-1

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc bình thường

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :

Isc = 2.Ibt max = 2.125.368 = 250.736 (A)

Isc <Icp =445 A (thỏa mãn điều kiện )

 Tính tổn thất điện áp trên đường dây.

Với loại đường dây AC-150 ta có: ro=0,21 Ω /km, xo=0,416 Ω /km Điện trở và điện kháng đường dây :

Các đoạn đường dây còn lại đã tính ở phương án I, ta có các bảng số liệu:

Bảng chọn tiết diện dây dẫn

Trang 22

ro (

Ω

km

)

xo (

Ω

km

)

NĐ-1 2 36.056 43 +j20.812 125.368 125.368 AC -150 0.21 0.4161-2 2 51.000 23+j11.132 67.057 67.057 AC -70 0.45 0.44NĐ-3 1 72.801 21+j10.164 67.349 67.349 AC -70 0.45 0.44NĐ-4 2 50.000 28+j13.552 81.635 81.635 AC -95 0.33 0.429NĐ-5 2 63.246 30+j16.200 89.475 89.475 AC -95 0.33 0.429NĐ-6 2 78.102 32+j17.280 95.44 95.44 AC -120 0.27 0.423NĐ-7 1 51.000 18+j14.16 55.59 55.59 AC -70 0.45 0.44

Kết quả điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố

Trang 23

Theo bảng trên ta thấy:

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn dây mạch kín N-3-4-N

Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn dây như hình vẽ Để xác định các dòngcông suất ta cần giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất

Dòng công suất chạy trên đoạn N-3 bằng:

Trang 24

UN-4 = 4,34 √ 50+16×28.834 =98.14 (kV)

Dòng công suất chạy trên đoạn 3-4 bằng:

S. 3-4 = S. N-3 – S. 3 = (20.166+j9.76) –(21+j10.164) =-0.834-j0.404 (MVA)

U4-3 = 4,34 √ 31.623+16×0.834 =29.1 (Kv)

Điểm phân công suất trong mạng điện kín N-3-4-N là điểm 3

3.3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

a - Đoạn đường dây N-3

Fkt =

Imax

J kt = 117.589 Chọn dây dẫn loại AC-120 ,có tiết diện chuẩn là 120mm2 và dòng điện cho phép Icp=380A.

Trang 25

Ftc=120mm2 > 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện).

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : đối với đường dây N-3 có 2 trường hợp vận hành sự cố :

+ trường hợp sự cố đoạn 4-3 + trường hợp sự cố đoạn N-4

Ta thấy rằng trường hợp sự cố đoạn N-4 nguy hiểm hơn vì phải tải một lượng công suất tới phụ tải 6.Khi có sự cố đoạn N-4,công suất chạy trên đoạn còn lại là

Isc N-3=335.912 < Icp =510A(thỏa mãn điều kiện)

b- Đoạn đường dây N-4

Chọn dây dẫn AC-185, Icp=510A

Ftc=185mm2 >70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện).

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : đối với đường dây N-4 có 2 trường hợp vận hành sự cố :

+ trường hợp sự cố đoạn 3-4 + trường hợp sự cố đoạn N-3 Cũng giống như đường dây N-3,sự cố nguy hiểm nhất là đoạn N-3 Khi có sự cố đoạn N-3,công suất chạy trên đoạn còn lại là S.N−4 = S.N−3 =57+J29.103 (MVA)

IscN-3 = IscN-4 =335.912A

Isc N-3= 335.912< Icp(thỏa mãn điều kiện)

c- Đoạn đường dây 3-4

Trang 26

Tiết diện tối thiểu cho cấp điện áp 110 kV là 70 mm2 Chọn dây dẫn AC-70 để thỏa mãn điều kiện vầng quang với Icp=265A

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : với đường dây này có 2 TH vận hành sự cố

+ trường hợp sự cố đoạn N-3 + trường hợp sự cố đoạn N-4

Sự cố đường dây N-3 nguy hiểm hơn do phụ tải của nó lớn hơn

Ω

km

)

xo (

1

72.80

1 20.166+j9.76 117.589 117.589 AC -120 0.27 0.423NĐ-4

1 50 28.834+j13.956 168.134 168.134 AC -185 0.17 0.409NĐ-5

2

63.24

6 30+j16.2 89.475 89.475 AC -95 0.33 0.429NĐ-6

Trang 27

Theo số liệu tính toán bảng trên ,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.

 Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây

Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây kín N-3-4-N

- Điện trở điện kháng đường dây N-3

Trang 28

+ Đứt một đường dây trên mạch vòng:

Khi sự cố N-3, tổn thất trên đoạn N-4:

Trang 30

4.2 Phương án 1 ( Chọn cột bê tong cốt thép)

4.2.1 Tính vốn đầu tư

Xét N-1 V1=1.6 × V01×l1 =1.6×300× 36.056=17306.88 (106đ¿

Tương tự tính toán cho các đường dây khác ,ta có bảng số liệu sau

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	774,72 KB