đồ án lưới điện

Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thẻ tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn thấy được.Tính ch

Lời nói đầu

Đồ án môn học “Thiết kế mạng lưới điện khu vực” giúp chúng ta vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế công việc Tuy đây mới chỉ là đồ án môn học nhưng nó đã trang bị những kỹ năng bổ ích cho

đồ án tốt nghiệp đồng thời nó cũng cho chúng ta hình dung ra một phần công việc thực tế sau này

Trong quá trình làm đồ án , em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn và các thầy cô giáo trực tiếp

giảng dạy trên lớp.Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PHẠM VĂN

HÒA đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

NGUYỄN VĂN QUÂN

Nội Dung

CHƯƠNG I :TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN

1.1: Ph ân t ích nguồn và phụ tải

1.2: Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 :cân bằng công suất tác dụng1.2.2 c ân bằng công suất phản kháng và bù công suất

cưỡng bức1.3: X ây dựng các phương án nối dây

: xây dựng các phương án nối dây: phân t ích , giữ lại một số phương án tính toán tiếpCHƯƠNG II :TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT , CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

2.1 : Tính toán phân bố công suất sơ bô , chọn câp điện áp 2.1.1 : tính toán phân bố công suất sơ bộ

2.1.2 : chọn cấp điện áp

2.2 : chọn tiết diện dây dẫn ( theo t ừng l ộ )

2.2.1 : chọn tiết diện dây dẫn theo mật dộ dòng kinh tế

2.2.2 : kiểm tra các điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp 2.2.3 : tính tổn thất công suất và tổn thất điên năng

2.3 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu 2.3.1 : hàm chi phí tính toán

2.3.2 : so sánh kinh tế - k ĩ thuật , chọn ph ương án tôi ưuCHƯƠNG III : CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

3.1 : Chọn máy biến áp

3.2 : chọn sơ đồ nối điên chính

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN CHẾ DỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN

4.1 : Tính toán chế độ phụ tải max

4.2 : Tính toán các chế đô sự cố khi phụ tải max

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP

5.1 : Tính bổ sung chế độ phụ tải min

5.2 : chọn đầu phân áp

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH T Ế KĨ THUẬT

BẢN VẼ : KHỔ A3

Chương 1 T ÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG S UẤT, XÂY DỰNG

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Tính toán cân bằng công suất tác dụng

Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thẻ tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng.

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện,nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:

Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:Trong trường hợp này nguồn cung cấp lấy từ lưới nên công suất trạm được cho bởi biểu thức:

ΣPtrạm : Tổng công suất phát của trạm điện

m : Hệ số đồng thời Trong tính toán thiết kế lấy m = 1

ΣPptj : Tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ

m.ΣPpt = Ppt1+ Ppt2 + Ppt3+ Ppt4+ Ppt5+ Ppt6 = 203 (MW)

mạng điện Khi tính toán sơ bộ ta lấy theo phần trăm của tổng công suất phụ tải cực đại

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm.Sự cân

bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng ,mà còn đối với cả công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu

công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ tăng ,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu

thụ trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:

ΣQb + ΣQtrạm = m.ΣQpt + Σ∆Qba Trong đó :

ΣQtrạm : Tổng công suất phản kháng do trạm điện phát ra

Được tính theo phần trăm của công suất phụ tải

Σ∆Qba = 15%.m.ΣQpt = 0,15 1 125.86 = 18.879 (MVAr )

ΣQb: Tổng công suất phản kháng phải bù sơ bộ :

ΣQb =( m.ΣQpt + Σ∆Qba) - ΣQtrạm

Trong đó:

∑Qpt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế

*Ta có bảng số liệu sau :

phương án 3 phương án 4

1.3.1 phân tích , giữ lại một số phương án để tính

toán

*Ta giữ lại phương án 1 va phương án 3 để tính toán vì:

+sơ đồ 1: đảm bảo được đường truyền tải điên găp it sự cố vì mỗi tải được mắc trực tiếp với nguồn

+sơ đồ 3: có nhiều dây đi đơn làm giảm chi phí nguyên vât liệu

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng diện phụ thuộc rất nhiều

vào sơ đồ của nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí

nhỏ nhất , đảm bảo độ tin cậy cần thiết và chất lượng điện năng yêu

cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành ,khả

năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới

Hình.1 :sơ đồ mạng điện phương án 1

N (5)

2.1.2 Tính điện áp vận hành của mạng điện:

Điện áp vận hành của cả mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các

chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật ,cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng

điện

Điện áp định mức của cả mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu

tố :công suất của phụ tải ,khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn

cung cấp điện,vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau,sơ đồ mạng

điện

Điện áp định mức của mạng điện được chọn đồng thời với sơ đồ

cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định

theo giá trị của công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh

Chiều dài đoạn

đường dây , km

Điện áp vận

hành,kv

Điện áp định mức của cả mạng diện ,kv

Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện

áp vận hành chung cho các phương án tiếp theo

2.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây của phương án đã chọn

Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC) Đối với mạng điện khu vực ,các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật

độ kinh tế của dòng điện nghĩa là :

Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2

Với dây AC và Tmax =5000h ta tra bảng có được :

Jkt = 1.1A/mm2

Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức :

3 max

3

* Udmn

S

Trong đó :

n: số mạch của đường dây

Smax : công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại,MVA

Đối với các đường dây trên không , để không xuất hiện vầng

Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương

án

*Đoạn N-1

40 20.8

*10 118.3 2* 3 *110

*ĐoạnN-4

3 max

46 24,52

*10 273,59 110* 3

273,9

248,7 1.1

27 16,74

*10 83,37 2* 3 *110

2

83,37

75,79 1.1

kt

Chọn Ftc=95 mm2

=>Isc=2*Imax=83.37*2=166.74<0.88*Icp=0.88*330=290.4A(thoả mãn)

*ĐoạnN-6

3 max

25 15,5

*10 77,19 2* 3 *110

77,19 2

70,17mm 1.1

kt

Chọn Ftc=70 mm2

=> Isc=2*Imax=2*77.19=154.38<0.88*Icp=0.88*265=233.2A(thoả mãn)

Từ tiết diện tiêu chuẩn của các đoạn đường dây đã chọn ,tra bảng 33 trong sách mạng lưới điện 1 ta có dòng điện lâu dài cho phép chạy trên các đoạn đường dây và tra bảng 6 cho ta điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây đã chọn

Hình.2 :sơ đồ mạng điện phương án 3

*Tính phân bố công suất ở mạch vòng N-5-6 :

6 6

Chiều dài đoạn đường dây , km

Điện áp vận hành,kv

Điện áp định mức của cả mạng diện ,kv

Chọn Ftc=95 mm2

=> Isc=2*Imax=2*86.88=173.76<0.88*Icp=0.88*330=290.4A(thoả mãn)

*Đoạn N-3

3 max

86 45.32

*10 255 2* 3 *110

46 24,52

*10 273,59 110* 3

2

273,9

248,7 1.1

kt

2.2.2 Kiểm tra các diều kiện phát nóng và tổn thất điện áp :

Tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong chế dộ vận hành bình thường được tính bằng công thức

i i i i ibt

∆Uibt : tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i,%

Pi, Qi: Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn

đường dây thứ i

ri, xi : điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ i

Trong chế độ sự cố , đối với mạng điện trong phương án này nếu

đường dây 2 mạch nên tổn thất điện áp trong chế độ sự cố (đứt một đoạn đường dây ) được tính theo công thức :

∆Uisc =2*∆Uibt (2.5)

*1000

* 3

s Isc

( )

2

(30*0.33 14*0.429)*82.5

6 110* 2

N bt

sự cố đứt đoạn N-4 là ∆U 3 4sc− = 4.4(Kv)

=>sự cố đứt đoạn N-3 là ∆U N− −3 4sc= 2* ∆U N−3bt + ∆U3 4− bt= 2* 9.63 +4.4= 23.66(Kv)

∆Ubt , kv ∆Usc , KV Isc (A) Icp (A)

=>về mặt kỉ thuật đánh giá : phương án 1 có hiệu quả tốt hơn vì phư

%=21.51%> 20%

2.3 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu

năm đối với từng phưong án

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức ,do đó để đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm, được xác định theo công thức:

Z= Z = a tc V + ∆ A.c o

Trong đó :

Z:hàm chi phí tính toán hàng năm

atc:hệ số hiệu quả của vốn đầu tư atc=0.125

∆A:Tổng tổn thất điện năng hàng năm

C : giá 1Kwh điện năng tổn thất :c=700 đ

V : tổng các vốn đầu tư về đường dâyTính V

+dây đơn :

V= ∑V0i*li

+dây kép:

V= ∑1.6*V0i*li Trong đó :

k0i : giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km

li : chiều dài đoạn đường dây thứ i ,kmTổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức :

∆A = ∑∆Pimax* τ Trong đó :

τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h

công phụ tải cực đại

Ta có công thức:

i dm

i i

U

Q P

2 max

2 max max

Ri: điện trở tác dụng của đoạn đưòng dây thứ i

Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể được tính theo công thức:

τ= (0.124+ Tmax *10-4)2 *8760 trong đó Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

Với Tmax = 5000 h ta có τ = 3411 h

Sau đây ta sẽ tính toản hàm chi phí tính toán hàng

Tra bảng 1-B.1-17 với cấp 110kv ta được giá trị Ko ứng với mỗi loại dây:

Phương án 1:

Tính K cho mỗi đoạn đưòng dây

+Đoạn đường dây N-1(AC-240) : lộ đơn

=> Tính V cho mỗi đường dây ;

+đoạn đường N-1(AC-240) : lộ đơn

• sau khi tính toán với kết quả trong bảng ta so sánh va chon ra phương án 3 là phương an toi ưu thoả mãn diều kiện kinh tế và kĩ thuật

 sau khi tính toán với kết quả trong bảng ta so sánh và chọn ra

phương án 1 là phương án tối ưu thoả mãn điều kiên kinh tế và

Khi trọn công suất của máy biến áp cần phải xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong thời gian phụ tải cực đại.Công suất của mỗi máy biến áp làm việc trong trạm có n máy biến áp được xác định theo công thức :

) 1 (

max

−

≥

n k

S

Trong đó:

Smax :phụ tải cực đại của trạmk:hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố ,k=1.4

n : số máy biến áp trong trạmĐối với trạm có hai máy biến áp ,công suất của mỗi máy biến áp bằng:

4 1

MVA, đặt 01 máy biến áp Smax ≥ 41.18 MVA

=> chọn maý biến áp : TPD-63000/110

+ Đối với phụ tải 2 :cung cấp điện cho hộ loại 1 có :

Smax = 33.661.4 =24.04 MVA , đặt một máy biến áp có :

Smax ≥ 24.04 MVA

 chọn máy biến áp : TPD-25000/110

+ Đối với phụ tải3 : cung cấp điện cho hộ loại 1 có :

Smax = 36.491.4 =26 MVA , đặt một máy biến áp có :

Smax ≥ 26 MVA

 chọn máy biến áp : TPD-32000/110

MVA, đặt 01 máy biến áp Smax ≥ 52.12 MVA

=> chọn maý biến áp : TPD-63000/110

+Đối với phụ tải 5:cung cấp điện cho hộ loại 1 cóSmax

=> chọn maý biến áp : TPD-25000/110

Đối với phụ tải 6: cung cấp điện cho hộ loại 1 có Smax= 29.4/1.4=21

toán

Udm(kv)

Un

(%)

∆PnkW

X (Ω)

∆QkVArCao hạ

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN CHẾ DỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN

I.1 : Tính toán phụ tải max:

6.9( ) 121

I.1.2: Tính toán chế độ đoạn N-2:

+Qui về phía cao:

2 2

' '

I.1.3: Tính toán chế độ đoạn N-3:

+Qui về phía cao:

2 2

I.1.4: Tính toán chế độ đoạn N-4:

+Qui về phía cao:

2 2

I.1.5: Tính toán chế độ đoạn N-5:

+Qui về phía cao:

2 2

' '

I.1.6: Tính toán chế độ đoạn N-6:

+Qui về phía cao:

2 2

1: khi phụ tải max:

*theo tính toán ở chương 4 ta có bảng chế độ xác lập :

+với S6min = 17.5 + j10.85(MVA):

+Qui về phía cao:

2 2

II, Chọn đầu phân áp:

1, tính các nấc phân áp của máy biến áp:

máy biến áp của phụ tai 6 là TPD25000/110, Uc B= 115 9*1.87% ± KV

118.64 3.92

10.429 11

ta có

min 6min

min 2

113.29 2.87

10.516 10.5

c

B yc

min 2

113.29 2.87

10.558 10.45882

c

B yc

H pt

CHƯƠNG VI: TỐNG KẾT CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT

1, Tổng công suất cực đại S=35+30+40+46+27+25=203 (MVA)

2, Tổng chiều dài dây L=602.3 (Km)

3, Tổng công suất các MBA hạ áp =340 (MVA)

5, Tổng vốn đầu tư trạm biến áp =

35+1.8*19+1.8*22+35+1.8*19+1.8*19=212.2 tỷ đồng

6, Tổng vốn đầu tư mạng =vốn đường dây + vốn máy biến áp=

42.23+212.2=254.43 tỷ đồng

7, Tổng điện năng các phụ tải = ∑P*Tmax = 203*5000 1015000( W ) = M h

8, Tổn thất điện áp lúc tải bình thường = 9.9 %

9, Tổn thất điện áp lớn nhất lúc tải sự cố =10.9 %

10, Tổng tổn thất công suất trong lưới =6.9 (MW)

11, Tổng tổn thất công suất máy biến áp

∑ ∆PB= ∑ ∆ ( P0 + ∆Pcu) 1.0569( W) = M

12, Tổng tổn thất trong toàn lưới=6.9+1.0569=7.9569(MW)

13, Tổn thât điện năng trên đường dây:

5.216*10

51.387 1015*10

 Ta có sô liệu tổng kết trong bảng;

3 Tổng công suất MBA hạ áp MVA 340

15 Tổng tổn thất điên năng toàn

9

1.253*10