đồ án môn học lưới điện tỏng hệ thống điện

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1.1 NGUỒN Nguồn điện cung cấp cho hệ thống là nguồn điện có công suất vô

Trang 1

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1.1 NGUỒN

Nguồn điện cung cấp cho hệ thống là nguồn điện có công suất vô cùng lớn.Nguồn

điện có công suất vô cùng lớn là nguồn điện mà mọi sự biến động của phụ tải, kể cả ngắn mạch thì điện áp trên thanh ghóp của nguồn không đổi về biên độ và tần số.

Về mặt tính toán nếu nguồn có công suất lớn hơn 5 ÷7 lần công suất của phụ tải thì được xem là nguồn có công suất vô cùng lớn.

Phụ tải loại III: Có thể ngừng cung cấp điện trong một khoảng thời gian nào đó.Với phụ tải loại này chỉ cần dùng 1 máy biến áp.

Công suất sử dụng của các phụ tải S= P + j Q

P = S cosφ Q = S sin cos = 0,85

P = S cos Q = S sin sin = 0,53

Trang 2

17.85 17.00 25.50 20.40 23.80 18.70 Cos

 Hệ số cos

cos càng lớn càng tốt Đối với phụ tải sinh hoạt cos thường cao ( > 0,8;

0,85) Nhưng với phụ tải công nghiệp sử dụng nhiều các thiết bị điện quang và đa số

là các động cơ có công suất lớn,cos thường thấp ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của toàn lưới điện, cần có biện pháp nâng cao cos

 Yêu cầu điều chỉnh điện áp

Chất lượng điện năng được đặc trưng bằng các giá trị quy định của điện áp và tấn số trong mạng điện Để nâng cao chất lượng điện năng cần có những yêu cầu điều chỉnh điện áp.

Các yêu cầu điều chỉnh điện áp trong các trạm có thể phân ra 2 loại: Điều chỉnh điện áp thường và bất thường.

Đối với yêu cầu điều chỉnh điện áp thường,độ lệch điện áp trên thanh ghóp hạ áp của trạm biến áp cho phép như sau( tính theo % điện áp danh định của mạng điện)

Trang 3

+ Trong chế độ phụ tải lớn nhất dU% +2,5%

+ Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất dU% +7,5%

+ Trong chế độ sau sự cố dU% - 2,5%

Độ lệch cho phép trên thanh ghóp hạ áp có yêu cầu điều chỉnh khác thường

+ Trong chế độ phụ tải lớn nhất dU%=+5%

+ Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất dU%=0%

+ Trong chế độ sau sự cố dU%=0÷5%

Điện năng có đặc điểm là không thể dự trữ được,phụ tải yêu cầu đến đâu thì hệ thống điện đáp ứng đến đó.Do đó công suất phát của nhà máy thủy điện phải thay đổi theo sự thay đổi yêu cầu công suất tác dụng và điện áp của các nhà máy điện phải luôn thay đổi để đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng của các phụ tải.

Trong thiết kế này nguồn có công suất vô cùng lớn nên có thể đáp ứng đầy đủ về mặt công suất và điện áp cho tất cả các phụ tải điện.

Trang 4

CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

2.1 CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CHO LƯỚI ĐIỆN

Lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện là một việc rất quan trọng lúc thiết

kế hệ thống điện bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế và kỹ thuật của mạng điện.Giá trị điện áp định mức lúc lựa chọn có ảnh hưởng đến khả năng tải của các

hộ tiêu thụ,giá trị tổn thất điện áp và tổn thất điện năng của mạng điện.

Trong phạm vi đồ án môn học này ta sẽ dựa vào công thức kinh nghiệm sau để xác định trị số điện áp định mức của mạng điện.

Ui = 4,34 l i 16P i ( kv,km,MW)

Trong đó : l: là khoảng cách chuyên tải (km) P: là công suất chuyên chở (kw) Khi điện áp tải điện tính được trong khoảng (66 ÷160) kv thì chọn giá trị điện áp định mức U dm = 110 kv

2.2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Theo yêu cầu thiết kế cung cấp điện cho phụ tải loại I và loại III.Đặc biệt là phụ tải 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,công nghệ sản xuất …Vì mức độ quan trọng của các hộ phụ tải này nên các đường dây của mạng điện phải được bố trí hợp lý sao cho khi gặp sự cố hỏng ở bộ phận nào đó thì đường dây vẫn phải cung cấp điện liên tục.

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.Dựa trên 3 dạng sơ đồ nối điện cơ bản : hình tia, hình liên thông, mạng kín ta đưa ra 5 phương án đi dây sau:

Trang 7

2.3TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

Có nhiều cách lựa chọn tiết diện dây dẫn như: lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế,phát nóng,theo tổn thất điện áp cho phép của điện áp.

Đối với mạng điện khu vực này ta lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện J kt

kt

i kti

S

3

max

A

Trong đó:

F: tiết diện dây dẫn, mm 2

I max : dòng nhánh cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện, A

n : số lộ đường dây trên nhánh

S max : công suất chuyên tải cực đại trên đường dây đang xét

J kt : mật độ kinh tế của dòng điện

Tuy chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng song dây dẫn được chọn cũng phải thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép : I max  Icp

+ Thỏa mãn điều kiện vầng quang điện : F 70 mm 2

Ngoài ra còn phải kể đến điều kiện

Trang 8

Trong thực tế I max  Khc I cp với K hc là hệ số hiệu chỉnh và = 0Đối với đường dây kép I sc =2 I max  0,8 I cp

Đối với mạng hình tia hoặc liên thông thì I sc max là dòng điện lớn nhất chạy qua dây dẫn khi xảy ra sự cố đứt một trong hai mạch của đường dây ( I sc max = 2 I max ), còn đối với mạng kín đó là dòng điên đứt 1 trong 2 đoạn đường dây

Với T max = 4800 h ta lấy J kt = 1,1 A/mm 2

Trong đồ án môn học này ta dự kiến chọn loại dây dẫn AC có D tb = 5m

2.4 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN

Tổn thất điện áp được tính theo công thức

% . 2 . 100

dm

i i i i i

U

X Q R P



Trong đó: P i , Q i : công suất tác dụng và phản kháng cực đại trên nhánh i

R i , X i : giá trị điện trở và điện kháng nhánh i

Với hộ tiêu thụ loại I ta phải dùng đường dây 2 mạch nên điện trở và điện kháng đường dây được tính theo công thức :

Các phương án thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp sau mới có thể được so sánh

về mặt kinh tế :

- Lúc vận hành bình thường : Ubt max % = 15  20%

- Lúc xảy ra sự cố: Usc max % = 20  25%

Dưới dây là tính toán về mặt kỹ thuật của các phương án

Phương án 1:

Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

Trang 9

Xét đoạn N-6:

S N-6 = 37(MVA)

3 110 1

37

3

.

3 6

42

3

.

3 1

I sc = 2 I max =110,41 2=220,82 A , I cp ứng với dây AC-95 tra bảng phụ lục là 330

Dựa vào các công thức tính ở trên tương tự với các đoạn đường dây khác ta được bảng số liệu sau:

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn thích hợp, tra bảng phụ lục ta xác định các thông

số sơ bộ của đường dây được bảng số liêu sau:

Trang 10

X Q R P





Xét khi mạng điện gặp sự cố đứt 1 mạch trên đường dây kép:

Với đoạn N-1: U scN-1 % = 2UbtN-1 % = 2.291%=5,82%

Xét tương tự cho các đoạn dây còn lại ta có bảng số liệu sau:

Dây dẫn được chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.

KẾT LUẬN: Phương án 1 đảm bảo yêu cầu về kĩ thuật.

Phương án 2:

Trang 11

72

3

.

3 1

30

3

.

3 2

Trang 12

U

X Q R P





Với đoạn N-1: U scN-1 % = 2UbtN-1 % = 2.3,55%=7,1%

Trang 13

79

3

.

3 1

Trang 14

F N-1 = 188 , 5

1 , 1

32 , 207 1

I sc = 2 I max =2 207,32=414,64 A , I cp ứng với dây AC-185 tra bảng phụ lục là 510 Xét đoạn 1-6:

S 1-6 = S 6 =37 MVA

3 110 1

37

3

.

3 6

122

3

.

3 3

Đoạn 3-2 có S 3-2 =S 2 =30 MVA tính toán tương tự ta có bảng số liệu tính tiết diện dây

dẫn và điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Trang 15

kém về mặt kinh tế.Vì vậy phương án 3 không thỏa mãn điều kiện kĩ thuật cũng như kinh tế.

Phương án 4:

Tính toán tiết diện dây dẫn:

Đoạn N-1-6 tính toán như phương án 3.

Đoạn N-4:

S N-4 = S 4 +S 3 =49+43=92 MVA.

3 110 2

92

3

.

3 4

43

3

.

3 4

Ta có bảng tính toán số liệu tính tiết diện dây dẫn và điều kiện phát nóng dây dẫn:

Trang 16

U

X Q R P





Với đoạn N-4: U scN-4 % = 2UbtN-4 % = 2.4,1%=8,2%

Trang 17

Phương án 5:

Các đoạn N-2, N-1, N-5,N-6 tính toán tương tự như ở các phương án 1.Trong

phương án này ta xét mạng kín N-3-4: Để xác định tiết diện các đoạn đường dây

Trang 18

trong mạng kín cần tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây.Để xác định công suất trên các đoạn đường dây ta giả thiết rằngt mạng điện kín là đồng nhất: là mạng điện trong đó tỷ số giữa điện trở và điện kháng trên tất cả các đoạn dây là bằng nhau.

Gọi chiều dài từ N-3 là l 3 , 3-4 là l 3-4 , N-4 là l N-4

Dòng công suất chạy trên đoạn N-3 :

4 4

3 3

4 4 4 4

N N

L S L

3 3

3 3 3 4

3 4 4

N N

L S L

L S

S N-4 = 39 + j24,3 MVA

S 3-4 = S N-3 – S 3 = 39,22 + j24,46 - 36,55 + j22,79 =2,67 + j1,67 MVA

Vậy điểm 4 là điểm phân công suất.

Các đoạn N-2, N-1, N-5,N-6 tính toán tương tự như ở các phương án 1.

Xét đoạn N-3:

110 3 1

46 , 24 22 , 39

3

.

3 2 2

Trang 19

F N-3 = = = 220,55 mm 2 chọn dây AC-240 có I cp =610 A , ,r 0 (/km) = 0,13,

x 0 (/km) = 0,39 , B 0 10 -6 (S/km) = 2,86

110 3 1

67 , 1 67 , 2

3

.

3 2 2

76 , 48 2 ,

97 , 25 64

số sơ bộ của đường dây được bảng số liệu sau:

Đường

Trang 20



Trang 21

N-5 2,84 5,69

Từ bảng trờn ta nhận thấy:

Umax bt % = U btN-4 % + U bt3-4 % =4,08 + 0,41=4,49% <10%

Umax sc % = U scN-3 % +U sc3-4 % = 8,19% + 5,61% = 13,8% < 20%

Kết luận phương ỏn 5 đảm bảo yờu cầu về kĩ thuật.

2.5 TÍNH TOÁN SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Mục tiờu của cỏc chế độ xỏc lập của HTĐ là giảm nhỏ nhất chi phớ sản xuất điện năng khi thiết kế cũng như khi vận hành HTĐ.Để tỡm ra được phương ỏn tối ưu, ngoài những yờu cầu cơ bản về mặt kĩ thuật thỡ phải đảm bảo tớnh kinh tế của HTĐ Trong tớnh toỏn sơ bộ về mặt kinh tế thường dựa vào vốn đầu tư cơ bản vào phớ vận hành hàng năm, hay chi phớ tớnh toỏn hàng năm.Để so sỏnh cỏc phương ỏn về mặt kinh tế cần phải giả thiết rằng cỏc phương ỏn cú cựng số lượng MBA, mỏy cắt, dao cỏch li.Khi đú hàm chi phớ tớnh toàn hàng năm của mỗi phương ỏn được tớnh theo cụng thức sau:

Z = (a vh + a tc ).K + A.C

Trong đó: Z: là hàm chi phớ tổn thất hàng năm [đồng]

a vh : hệ số khấu hao về hao mũn,sửa chữa thường kỡ và phục vụ đường dõy trong năm,được tớnh theo phần trăm vốn đầu tư K ở đõy a vh lấy = 4%

Trang 22

a tc : hệ số định mức hiệu quả vốn đầu tư

K: vốn đầu tư của mạng điện.Trong đồ ỏn mụn học này, vốn đầu tư chỉ

tớnh đối với đường dõy,cũn cỏc thiết bị khỏc như trạm biến ỏp,mỏy cắt,dao cỏch li

ta coi như nhau ở cỏc phương ỏn.

K = K 0i l i = K i

K 0i : chi phớ cho 1 đường dõy nhỏnh thứ i, tiết diện F i với lộ kộp (2 mạch) thỡ lấy K 0i = 1,6 lần chi phớ cho hộ dõy đơn cú cựng tiết diện, (đồng/km)

L i : chiều dài chuyờn tải thứ I , [km]

A: tổn thất điện năng của phương ỏn đang xột, [kWh]

P: tổn thất cụng suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, [kW]

: thơũi gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải (đồ thị phụ tải) và

tớnh chất của phụ tải được tớnh bằng cụng thức

 = (0,124 + Tln 10 -4 ) 2 8760 [h] (2-11) với T ln : thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và lấy bằng T ln = 4800 h

  = (0,124 + 4800.10 -4 ) 2 8760 = 3196 [h]

C: giỏ 1kwh điện năng tổn thất, C = 500 đồng/1kWh

Dự kiến cỏc phương ỏn đường dõy trờn khụng( 2 mạch đối với phụ tải loại I và 1 mạch đối với phụ tải loại III) được đặt trờn cựng cột bờ tụng cốt thộp’

dưới đõy là tớnh toỏn cỏc phương ỏn về mặt kinh tế :

Để thuận tiện khi so sỏnh cỏc phương ỏn về kỹ thuật, ta xột cỏc giỏ trị tổn thất điện

ỏp cực đại của cỏc phương ỏn:

Trang 23

ở chế độ sự cố thì xác suất xảy ra rất ít và sẽ khắc phục ngay.Vì vậy ta chọn phương

i i dm

i i

U

S R U

Q P

2 2

max 2 max

,

35

2

2 2

Trang 25

Ta có bảng so sánh số liệu kĩ thuật và kinh tế của 2 phương án:

Qua bảng so sánh ta rút ra kết luận: phương án 1 là phương án tối ưu nhất đảm bảo

về mặt kinh tế cũng như kĩ thuật.

Mặt khác phương án 1 là phương án đi dây kiểu hình tia nên sơ đồ đi dây và bố trí thiết bị đơn giản(các thiết bị bảo vệ rơ le, máy biến áp, máy cắt…).Các phụ tải

không liên quan với nhau nên khi có sự cố trên một đường dây bất kì thì không ảnh hưởng đến các phụ tải khác.Tổn thất công suất và điện áp nhỏ.

Vì vậy chúng ta chọn sơ đồ đi dây theo phương án 1 là tối ưu cho mạng điện.

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	3,45 MB