đồ án môn học lưới điện

Bảng 1.1-Số liệu các phụ tải của lưới điện thiết kế 2.Phân tích nguồn và phụ tải Nhiệm vụ của thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân tích các giải pháp ,phương á

Trang 1

Chương I

PHƯƠNG ÁN 1.1.Phân tích nguồn và phụ tải:

1 Các số liệu nguồn cung cấp và phụ tải:

a Những số liệu về nguồn cung cấp:

Nguồn A là thanh cái cao áp trạm tăng áp của nhà máy điện.Điện áp duytrì trên thanh cái cao áp:Khi phụ tải cực tiểu UA=1,05Uđm ,khi phụ tải cực đại

UA=1,1Uđm ,khi sự cố nặng nề UA=1,1Uđm

Nguồn A luôn đáp ứng công suất vô cùng lớn

(4)

(6) (3)

Trang 2

Bảng 1.1-Số liệu các phụ tải của lưới điện thiết kế

2.Phân tích nguồn và phụ tải

Nhiệm vụ của thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và

phân tích các giải pháp ,phương án để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tảivới chi phí nhỏ nhất nhưng không hạn chế độ tin cậy cung cấp điện và chấtlượng điện năng

Để chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm củacác nguồn cung cấp điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tếcao – Kỹ thuật cao nhất

Trang 3

Hộ loại II: Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng đối với các phụ tảinày việc mất điện chỉ gây thiêt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất giảm sút

về số lượng sản phẩm máy móc và công nhân phải ngừng làm việc,phá vỡ cáchoạt động bình thường của đại đa số người dân.Do vậy mức đảm bảo cung cấpđiện an toàn và liên tục cho các phụ tải này phải dựa trên yêu cầu củ kinh tếsong đa số các trường hợp người ta thường cung cấp bằng đường dây đơn

Hộ loại III:Bao gồm các phụ tải không mấy quan trọng nghĩa là các phụ tải

mà việc mất điện không gây ra những hậu quả quá nghiêm trọng.Do vậy hộ phụtải loại này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho phép ngừng cung cấp điệntrong thời gian cần thiết để sữa chữa sự cố hay thay thế phần hư hỏng của mạngđiện nhưng không quá 1 ngày

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2. 1 Cân bằng công suất tác dụng:

Phương trình cân bằng:

Ptrạm = m∑Pptj +∑∆Pmạng (1)

Trong đó:

Trang 4

+ Ptrạm : công suất tác dụng của trạm

+ m∑Pptj: tổng công suất tác dụng của các phụ tải

+ ∑∆Pmạng: tổn hao trên đường dây và máy biến áp bằng khoảng 5%m∑

Pptj

+ m=1:là hệ số đồng thời

Thay số liệu từ bảng (1.1) vào biểu thức (1) ta được:

Khi phụ tải max:

Ptrạm=(1+0,05)* m∑Pptj = 1,05* m∑Pptj=1,05*200 = 210 (MW) (*)Khi phụ tải min:

Ptrạm=(1+0,05)* m∑Pptj = 1,05* m∑Pptj=1,05*140 = 147 (MW) (*)

1.2.2.Cân bằng công suất phản kháng và bù công suất cưỡng bức:

Như ta đã biết, chế độ vận hành ổn định chỉ có thể tồn tại khi có sự cân bằngcông suất tác dụng và công suất phản kháng

Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số bình thường trong hệ thốngđiện, nhưng muốn giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suấtphản kháng Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêuthụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, và ngược lại nếu thiếu cống suất phản kháng,điện áp trong mạng sẽ giảm Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện ápphải tiến hành cân bằng công suất phản kháng

Phương trình cân bằng : QTrạm + Q∑

bù =m∑QPt + ∑QMBA

 Ptrạmtgφht+Q∑

bù=m ∑Pptj*tgφj+ ∑QMBA (2)Trong đó:

+ QTrạm : là công suất phản kháng do hệ thống cung cấp:

Trang 5

Từ : cosφj=0,85 => tgφj=0,62

+ Q∑

bù là tổng công suất phản kháng, cần đặt bù vào lưới để đảm bảo cân

bù có giá trị âm thì không phải bù sơ bộ, ngược lại,nếu có giá trị dương thì cần đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suấtphản kháng trong hệ

Từ biểu thức (2) ta được :

Khi phụ tải max:

Ptrạmtgφht+Q∑

bù=(1+0,15)* m ∑Pptj*tgφ =1,15*1* ∑ Pptj*tgφ => Q∑

bù=1,15* ∑Pptj*tgφ - Ptrạmtgφh=(1,15*200 – 210)*0,62 =12,4 (MVAr)

Khi phụ tải min:

Ptrạmtgφht+Q∑

bù=(1+0,15)* m ∑Pptj*tgφ =1,15*1* ∑ Pptj*tgφ => Q∑

bù=1,15* ∑Pptj*tgφ - Ptrạmtgφh=(1,15*140 – 147)*0,62 =8,68 (MVAr)

Bảng bù công suất cưỡng bức:

Bảng công suất các phụ tải sau khi bù cưỡng bức là:

1.3 Xây dựng các phương án nối dây

1.3.1Xây dựng các phương án nối dây

Trang 6

a.Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

Các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồnối điện vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất,đảm bảo độ tincậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầucủa các hộ tiêuthụ,thuận tiện và an toàn trong vận hành,khả năng phát triển trong tương laivà tiếpnhận các phụ tải mới.Các hộ phụ tải loại (I) được cấp điện bằng đường dây haimạch hoặc mạch vòng,các hộ phụ tải loại (II) được cấp điện bằng đường dây mộtmạch

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo thuận lợi cho thi công ,vận hành và tính linh hoạt cao

-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

-Đảm bảo kinh tế

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn điện A và các hộ phụ tải cũng như

vị trí địa lý của chúng ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau:

1.3.2 Phân tích giữ lại 2 phương án để tính toán tiếp

Phương án 1:

Ưu điểm:- Khả năng xảy ra sự cố mất điện là tương đối ít

-Có khả năng sử dụng thiết bị đơn giản rẻ tiền,thiết bị bảo vệrơle đơn giản

Nhược điểm:-Công tác thăm dò khảo sát phức tạp hơn vì diện tích trải rộng

Trang 7

-Để đảm bảo điều kiện vầng quang nhiều truờng hợp phải tăngtiết diện

Phương án 2:

Ưu điểm: - Vốn đầu tư ít ,đảm bảo mức độ an toàn ,liên tục cung cấp điện -Ít khả năng phải tăng tiết diện để chống tổn thất vầng quang,đảm bảo sức bền cơ giới

Nhược điểm :- Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ rơle phức tạp hơn -Tổn thất điện áp lúc sự cố tương đối ca

-Khả năng phát sinh sự cố mất điện là tương đối lớn vì sự

cố ở đoạn đường này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến đoạn đường kia

-Mô hình xây dựng trạm phức tạp tốn nhiều thiết bị

- Khả năng phát sinih sự cố mất điện tương đối lớn Phương án 4 :

Ưu điểm:- Mức độ lơi dụng kim loại màu cao hơn so với hình tia vì ởđây tận dụng được khả năng tải điện của đường dây dẫn

Trang 8

- Việc tổ chức thi cụng sẽ thuận lợi hơn vỡ hoạt động trờn cựngmột đường dõy.

Nhược điểm:- Vỡ khoảng cỏch dẫn điện từ nguồn tới phụ tải thứ 2 tươngđối xa nờn tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện ỏp lớn

Chương 2:TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT ,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

2.1 Tớnh toỏn phõn bố cụng suất sơ bộ, chọn cấp điện ỏp

2.1.1 Tớnh toỏn phõn bố cụng suất sơ bộ

Phõn bố lại cụng suất cho từng đoạn đường dõy khụng xột đến tổn thất

2.1.2 Chọn cấp điện ỏp

Để chọn điện áp định mức của hệ thống ta dựa vào công thức kinh nghiệm:

Ui= 4,34 l +16Pi i Nếu là lộ kép Ui =4,34

2

16 i i

P

L +

li : là khoảng cách từ N đến phụ tải i

Pi: là công suất truyền tải trên đờng dây đến phụ tải i

Sau đây ta tính chọn điện áp định mức cho mạng hình tia(phơng án một)

phơng án 2 sử dụng kết quả tơng tự nh phơng án này

⇒ Chọn điện áp chung cho toàn mạng là Uđm= 110(kV)

2.2 Chọn tiết diện dõy dẫn

2.2.1 Chọn tiết diện dõy dẫn theo mật độ dũng kinh tế

Dõy dẫn lựa chọn là dõy nhụm lừi thộp(AC) ,loại dõy này dẫn điện tốt lại đảm bảođược độ bền cơ ,do đú được sử dụng rộng rải trong thực tế.Vỡ mạng điện thiết kế làmạng 110 (KV) cú chiều dài lớn nờn tiết diện dõy dẫn được chọn theo mật độ dũngkinh tế

Trang 9

Tiết diện kinh tế được tính theo công thức :

kt

i lvA i A J

I F

Nếu dây đơn : n=1 ; dây kép : n=2 ;

Uđm :điện áp định mức của mạng điện ; KV

2.2.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang và phát nóng

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiếtdiên tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độbền cơ của đường dây và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước ,sau sự cố.-Đối với đường dây 110 KV để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thépcần phải có tiết diện F≥ 70 mm2

-Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện vềvầng quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra điều kiện này

Trang 10

-Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cầnphải có điều kiện sau:

I − ,

I cp :dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn

k 1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k1= 70

70

xq ch

k 2 :hiệu chỉnh theo hiệh ứng gần; cho bằng k2=1

2.2.3 Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng

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

Hàm chi phí tính toán: Z = atc* Vd + ΔA * c

Trong đó:

+ atc là hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn, lấy atc= 0,125

+ Vd vốn đầu tư xây dựng trạm điện, chỉ tính đến vốn xây dựng đườngdây

Vd = ∑Vi = Ci * li

Trang 11

Ci vốn đầu tư xây dựng 1Km dây đơn thứ i (đ/Km) Nếu là dây kép thì chiphí xây dựng 1km đường dây bằng 1,6 lần chi phí xây dựng 1 Km đường dây đơncùng loại ( đ/Km).

- li chiều dài đoạn đường dây thứ i (Km)

+ ΔA tổn thất điện năng hàng năm của mạng điện (KWh)

∆ = ∆ × AΣ PΣ τ

Với τ = (0,124 + 10-4 * Tmax)2 * 8760 _được gọi là thời gian tổnthất công suất lớn nhất Thay Tmax = 5000h, ta tính được τ có giá trị như sau:

τ = ( 0,124 + 10-4 * 5000)2 * 8760 = 3410,934 (h) + c: giá thành 1 kw điện năng bị tổn thất, c = 700 đ/KWh

A.PHƯƠNG ÁN 1:

Sơ đồ nối dây:

a Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-1 :

Dòng công suất cực đại chạy trên đường dây A-1 là :

14 30 10

*

* 3

76 ,

max 1

J

I F

kt

lvA

−

Vậy chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là dây AC- 150 (TK2) và thỏa mãn các

điều kiện vầng quang

Kiểm ta điều kiện phát nóng :Do dây đơn nên dòng điện lớn nhất khi phụ tải cực

đại trên đoạn đường dây là : = 173,76 (A)

Dây AC-150 đặt ngoài trời có Icp = 445 ( A ) ( TK1)

Vậy dây dẫn dảm bảo yêu cầu : Chọn dây AC -150

Xét tổn thất điện áp trên đường dây :

Dây AC-150 có: r0=0,21 ( ) ; x0= 0,416 ( )

Trang 12

*

U

X Q R P

b Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-2 :

SA-2 = 28 + j 17,36 ( MVA )

Dòng điện làm viêc cực đại chạy trên đoạn đường dây :

2 2

3 2

max

110

* 3 2

7 , 21 35 10

*

* 3 2

max 2

J

I F

kt

lvA

Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC -95 ( TK2) =>đảm bảo điều kiện vầng quang

Kiểm ta điều kiện phát nóng :

Khi bình thường với phụ tải max khi đó = 108 (A)

Vậy dây dẫn dảm bảo yêu cầu : Chọn dây AC -95.

Dây AC-95 có: r0=0,33 ( ) ; x0= 0,43 ( )

5 , 30 33 , 0 2

* 2 0

A

l r R

6 , 56 ( )

2

5 , 30 43 , 0 2

* 2 0

A

l x X

110

56 , 6 7 , 21 0325 , 5 35 100

A btA

U

X Q R

P U

∆U sctA−2%= 2∆U btA−2%= 2.2,63=5,26%

Trang 13

c Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-3 :

SA-3 = 40 + j 24,8 ( MVA )

2 2

3 3 max

110 3 2

8 , 24 40 10

3 2

51 ,

max 3

J

I F

Khi bình thường với phụ tải max khi đó = 123,51 (A)

Dây AC-120 có: r0=0,27 ( ) ; x0= 0,423 ( )

05 , 36 27 , 0 2

3 0

A

l r R

7 , 62 ( )

2

05 , 36 423 , 0 2

3 0

A

l x X

110

62 , 7 8 , 24 87 , 4 40 100

A btA

U

X Q R

P U

∆U sctA−3%= 2∆U btA−3%= 2.3,17=6,34%

d Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-4 :

Dòng công suất cực đại chạy trên đường dây A- 4là :

SA-4 = 30 + j 14,3 ( MVA )

2 2

3 4 max

110 3

3 , 14 30 10

.

* 3

Trang 14

=> 158 , 58 ( )

1 , 1

43 ,

max 4

J

I F

kt

lvA

−

A btA

U

X Q R

P

e Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-5 :

12 25 10

3

5 ,

max 5

J

I F

kt

lvA

A ≥ − = =

−

Trang 15

A btA

U

X Q R

P

f.Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-6 :

SA-6 = 40 + j 24,8 ( MVA )

2 2

3 6 max

110 3 2

8 , 24 40 10

3 2

51 ,

max 2

J

I F

Khi bình thường với phụ tải max khi đó = 123,51 (A)

Dây AC-120 có: r0=0,27 ( ) ; x0= 0,423 ( )

Trang 16

23 , 41 27 , 0 2

r R

8 , 72 ( )

2

23 , 41 423 , 0 2

6 0

A

l x X

110

72 , 8 8 , 24 57 , 5 40 100

A btA

U

X Q R

P U

+ + +

+

72 , 44 23 , 41 05 , 36

72 , 44 ).

3 , 14 30 ( ) 72 , 44 23 , 41 ).(

8 , 24

S 65 = 25 + j12 (MVA) ; S 1 =30 + j14 (MVA) ; S 2 = 35 + j21,7 (MVA)

II-A.Chọn tiết diện dây dẫn cho từng đoạn dây kiểm tra điều kiện vầng quang ,phát nóng ,tổn thất điện áp và tốn thất công suất:

1 Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-1 :

14 30 10

*

* 3

76 ,

max 1

J

I F

kt

lvA

−

Trang 17

*

U

X Q R P

2 Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-2 :

7 , 21 35 10

*

* 3 2

max 2

J

I F

kt

lvA

Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC -95 ( TK2) =>đảm bảo điều kiện vầng quang

Khi bình thường với phụ tải max khi đó = 108 (A)

Ta thấy : = 108 (A) < k1*k2*Icp = 0,88*1*335= 294,8 ( A )

Sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch khi đó dòng điện lớn nhất chạy trên dâydẫn là :

Trang 18

= = 2* = 2*108 = 216 ( A )

Ta thấy = 216 (A) < k1*k2*Icp = 294,8 ( A )

Dây AC-95 có: r0=0,33 ( ) ; x0= 0,43 ( )

5 , 30 33 , 0 2

* 2 0

A

l r R

6 , 56 ( )

2

5 , 30 43 , 0 2

* 2 0

A

l x X

110

56 , 6 7 , 21 0325 , 5 35 100

A btA

U

X Q R

P U

∆U sctA−2%= 2∆U btA−2%= 2.2,63=5,26%

3 Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-6-5 :

a.Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây 6-5 :

5 6 max

5

110 3

12 25 10

3

5 ,

max 5 5

J

I F

kt lvA = =

−

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	7,28 MB