đồ án lưới điện 1(lưới điện khu vực)

đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH đồ án lưới điện khu vực LÊ THÀNH DOANH

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Lưới điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiện vụ truyền tải điện từ các nguồn điện tới các thiết bị điện Thiết kế và xây dựng lưới điện là công việc quan trọng trong nghành điện, có ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của hệ thống điện Giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế – kỹ thuật, xây dựng và vận hành sẽmang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống điện

Đồ án lưới điện khu vực sẽ tính toán thiết kế mạng điện cho một khu vực gồm các phụ tải loại I và phụ tải loại III, đưa ra phương án khả thi nhất, đảm bảo cung cấp điện và chất lượng điện năng cho các phụ tải điện với chi phí nhỏ nhất

Nội dung đồ án gồm các chương sau:

Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải – cân bằng công suất.

Chương 2 : Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật các phương án nối dây.

Chương 3 : Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật, chọn phương án tối ưu.

Chương 4 : Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.

Chương 5 : Tính toán chế độ xác lập.

Chương 6 : Lựa chọn đầu phân áp.

Chương 7 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho phương án tối ưu.

Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi còn những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, cô giáo để em có thể có thêm kiến thức cho bản thân

Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Thành Doanh đã giúp đỡ em hoàn thành đồ

án môn học này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Khắc Linh

Trang 3

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 5

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 5

1 Phân tích nguồn và phụ tải 5

2 Cân bằng công suất 6

CHƯƠNG 2 9

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 9

1 Chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện 9

2 Các phương án nối dây 9

3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn 12

4 Tính toán tổn thất điện áp 13

5 Tính toán chi tiết cho từng phương án 14

CHƯƠNG 3 25

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 25

1 Phương án 1 25

2 Phương án 2 27

3 Phương án 3 28

CHƯƠNG 4 31

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 31

1 Chọn MBA 31

2 Chọn sơ đồ nối điện chính 32

CHƯƠNG 5 37

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP 37

1 Chế độ phụ tải cực đại 37

2 Chế độ phụ tải cực tiểu 40

CHƯƠNG 6 43

LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP 43

1 Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh thường 43

2 Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh khác thường 45

2.1 Chế độ phụ tải cực đại của phụ tải 1 46

2.2 Chế độ phụ tải cực tiểu của phụ tải 1 46

CHƯƠNG 7 49

Trang 4

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ CHO PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 49

1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 49

2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 50

3 Tổn thất điện năng trong mạng điện 50

4 Chi phí vận hành hàng năm 50

5 Chi phí tính toán hàng năm 51

6 Giá thành truyền tải điện năng 51

7 Giá thành xây dựng 1MW trong chế độ phụ tải cực đại 51

Trang 5

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải là bước đầu tiên quan trọng trong việc thiết kế mạng điện Từ đó đưa ra những phương án nối dây hợp lý, đáp ứng được nhu cầu phụ tải Trước khi thiết kế phải nắm được đặc điểm của nguồn trong phạm vi thiết kế như: sơ đồ điện, đặc điểm nguồn phát… và của tải như: số phụ tải,công suất yêu cầu, mức độ yêu cầu cung cấp điện

1 Phân tích nguồn và phụ tải

1.1 Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải: gồm 1 nguồn và 6 phụ tải

Trang 6

Thông số Phụ tải

Yêu cầu điều

chỉnh điện áp KT T KT KT T KT

T max (h) 4200 4200 4200 4200 4200 4200

2 Cân bằng công suất

Khi thiết kế mạng điện thì một trong các vấn đề cần phải quan tâm tới đầu tiên là điều kiện cân bằng giữa công suất tiêu thụ và công suất phát ra bởi

nguồn

Trong đồ án thiết kế môn học lưới điện việc cân bằng công suất ở đây được thực hiện trên một khu vực cụ thể, trong khu vực này có một nguồn điện công suất vô cùng lớn Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng Cân bằng công suất tác dụngcần thiết giữ ổn định tần số, còn để giữ được điện áp ổn định phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện nói chung và từng khu vực nói riêng

2.1 Cân bằng công suất tác dụng

PHT : tổng công suất của hệ thống

∑P ptmaxi : tổng công suất yêu cầu lớn nhất

Và công suất của nguồn vô cùng lớn → Pdt = 0

Trang 7

Theo đề bài ta lấy : Qtd =0 , Qdt =0

∑∆ Q L : tổng tổn thất công suất phản kháng sảy ra trên đường dây

Trong tính toán cân bằng sơ bộ ta lấy : ∑∆ Q L=∑Q C

∑Q B : tổng tổn thất công suất phản kháng sảy ra trong máy biến áp

Trang 8

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

NỐI DÂY

1 Chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện

Vì điện áp định mức ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu về kinh tế cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện, và phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên việc lựa chọn điện áp định mức rất quan trọng

Để lựa chọn cấp điện áp định mức theo công thức:

U i= 4,34.√l i+16 Pi

Trong đó:

Ui : Điện áp vận hành trên đường dây thứ I (kV)

li : chiều dài từ nguồn tới phụ tải thứ i (km)

Pi : công suất lớn nhất phụ tải thứ i (MW)

Ta có bảng số liện sau:

Trang 9

Thông số Phụ tải

2 Các phương án nối dây

Các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồnối dây của mạng điện Vì vậy các sơ đồ mạng điện phải đảm bảo tính khả thi và cạnh tranh cao Các sơ đồ mạng điện phải có chi phí hằng năm và vốn đầu tưnhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng áp dụng các công nghệ cao cũng như đáp ứng được các phụ tải phát triển

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,có tính linh hoạt cao

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Đảm bảo chất lượng về kinh tế

Mạng thiết kế điện gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải,trong đó có 1 phụ tải loại III và 5 phụ tải loại I Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép, còn hộ phụ tải loại III thì được cấp điện bằng 1 đường dây đơn

Trên cơ sở đó ta đưa ra các phương án nối dây sau:

Phương án 1

Trang 10

Phương án 2

Trang 11

Phương án 3

Trang 12

3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép (AC) là loại dây dẫn có độ dẫn điệntốt,đảm bảo độ bền cơ học cao,sử dụng ở mọi cấp điện áp và được sử dụng rộngrãi trong thực tế

Do mạng điện thiết kế có Uđm=110kA nên tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt:

Jkt : Mật độ kinh tế của dòng điện

Uđm : Điện áp định mức (kV)

Pmaxi , Qmaxi : công suất tác dụng, công suất phản kháng lớn nhất phụ tải thứ i

n : số lộ đường dây

Imax : Dòng điện cực đại đường dây chế độ làm việc bình thường (A)

Tra cứu trị số mật độ kinh tế Jkt theo Tmax =4200h với loại dây dẫn AC ta được Jkt = 1,1 A/mm2

Ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và điều kiện phát nóng của dây dẫn:

- Đối với mức điện áp 110kV, để không xuất hiện hiện tượng vầng quang thì

các dây dẫn AC phải có tiết diện Fdd ≥ 70 mm2

- Độ bền cơ của đường dây thường được phối hợp với các điều kiện về vầng

quang của dây dẫn nên không cần kiểm tra về độ bền cơ học cửa dây dẫn

- Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố

ta cần có điều điện sau: Isc ≤ Icp

4 Tính toán tổn thất điện áp

Trang 13

Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tảicực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độsự cố nằm trong khoảng sau đây:

∆ U max bt =10 %−15 %

∆ U max sc =15 %−20 %

Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổnthất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trongkhoảng:

∆ U max bt =15 %−20 %

∆ U max sc =20 %−25 %

Trong đó:

∆ U max sc : tổn thất điện áp lúc sự cố lớn nhất

∆ U max bt :Tổn thất điện áp khi bình thường

Ta tính tổn thất điện áp theo công thức:

Ri , Xi : điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i (Ω))

Và Ri=r o l i

n và Xi=x o l i

n

Với dây đơn thì n=1, với dây kép thì n=2

Đối với đường dây kép, nếu đứt 1 dây thì tổn thất điện áp trên đường dây là:

∆ Ui sc=2 ∆ Ui bt

Trang 14

5 Tính toán chi tiết cho từng phương án

1) Chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra các điều kiện

 Đoạn đường dây N-1

- Chọn tiết diện dây dẫn:

2

Chọn loại dây dẫn AC-95 có tiết diện chuẩn là 95mm2 và Icp =330A

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

95 70 dd

→ thỏa mãn điều kiện

- Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Isc N-1 = 2.Imax N-1 = 2.87,33 = 174,66 A < Icp → thỏa mãn điều kiện

Trang 15

Dây dẫn AC-95 có các thông số: r0 = 0,33Ω)/km , x0 = 0,43Ω)/km, b0=2,65.10-6 s/km

2) Kiểm tra điều điện tổn thất điện áp

- Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ở chế độ bình thường

Tính toán tương tự cho các phụ tải còn lại ta được bảng như sau:

I max 87,33 163,02 93,15 98,97 84,42 110,62

F kt 79,39 148,20 84,68 89,98 76,74 100,56 Loại dây AC-95 AC-150 AC-95 AC-95 AC-95 AC-120

Trang 16

1) Chọn tiết diện dây dẫn

 Đoạn dây dẫn 3-2

2

Fdd = 150 mm2 > 70mm2 → thỏa mãn điều kiện

Vì đường dây 3-2 là dây đơn nên không cần kiểm tra điều kiện phát nóng

Trang 17

- Kiểm tra điều kiện phát nóng:

IscN-3 = 2.IN-3 = 2.174,66 = 349,32 A < Icp = 510 A → thỏa mãn điều kiện

Tính toán tương tự ta có bảng số liệu sau:

I max 87,33 174,66 163,02 98,97 84,42 110,62

Trang 18

F kt 79,39 158,78 148,2 89,98 76,74 100,56 Loại dây AC-95 AC-185 AC-185 AC-95 AC-95 AC-120

Trang 19

- Công suất trên đoạn N-6

Điểm phân bố công suất là ´S1= ¿ 30+ j14,4 MVA

1) Chọn tiết diện dây dẫn

Trang 20

F kt=I max N−6

J kt =

256 1,1=232,73 mm

Fdd = 240 >70 mm2 → thỏa mãn điều kiện

Fdd = 70 → thỏa mãn điều kiện

2

Trang 21

Chọn dây dẫn loại AC-120 có Icp = 380 A

Dây dẫn AC-120 có các thông số ro=0,27 Ω)/km ; xo=0,42Ω)/km ; bo=2,59.10-6 s/km

2) Kiểm tra điều kiện phát nóng

 Xét đứt đoạn N-1

2

Chọn dây dẫn loại AC-400 cho đường dây N-6 có các thông số:

Icp=830 A, ro=0,075Ω)/km, xo=0,42Ω)/km, bo=2,7.10-6 s/km

Trang 22

3) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

- Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ở chế độ bình thường

KL đk

vầng

quang

Thỏa mãn Thỏamãn Thỏamãn Thỏamãn Thỏamãn Thỏamãn Thỏamãn

I cp 380 445 330 330 330 610 265

KL đk

phát nóng

Thỏa mãn -

Thỏa mãn

∆U bt % - 5,26 3,55 2,13 2,73 -

Trang 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Lựa chọn được phương án tối ưu thì phải dựa trên cơ sở so sánh kỹ thuật và kinh tế Vì các phương án so sánh của mạng có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản, chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm

1 Phương án 1

Trang 25

1.1 Vốn đầu tư đường dây

Trang 26

Loại dây AC-95 AC-150 AC-95 AC-95 AC-95 AC-120

Trang 27

2.1 Vốn đầu tư

K oi (10 6 đ/km) 283 403 441 283 283 334

K di (10 6 đ) 22640 16615,69 35280 12805,18 19212,3 10688 Điện trở dây 8,25 8,66 4 4,67 7 2,7

∑K di=117241,17 106đ

Trang 28

2.2 Điều kiện tổn thất điện áp

1,6 K oi .l i

Trang 29

K oi

(10 6 đ/km) 334 403 283 283 283 500 208

K di (10 6 đ) 16700 22797,71 22640 12805,18 19212,3 10000 11200,8 Điện trở

Trang 30

Ta có bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của các phương án:

Chọn MBA là một việc hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc cung cấp điện và đảm bảo các độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải Chọn

Trang 31

MBA căn cứ vào công suất, điện áp của hộ tiêu thụ điện Ở đây, hệ thống vận hànhvới điện áp 110kV và cấp điện áp định mức của hộ tiêu thụ điện là 10kV Như vậy tại các hộ tiêu thụ điện chọn MBA 3 pha 2 dây có cấp điện áp là 110/10 kV

1 Chọn MBA

Chọn số lượng và công suất MBA cho các trạm hạ áp

Công suất MBA được chọn theo công thức:

- Phụ tải loại I:

Spt max : công suất phụ tải ở chế độ cực đại (MVA)

kqt : hệ số quá tải (chọn k=1,4)

n : số lượng MBA trong 1 trạm

Theo yêu cầu cung cấp điện thì:

+ các phụ tải 1,3,4,5,6 là phụ tải loại I có yêu cầu cấp điện liên tục nên ta chọn tốithiểu 2 MBA làm việc song song (n=2)

+ phụ tải 2 là phụ tải loại III, yêu cầu cấp điện không cao và cho phép mất điện trong khoảng thời gian nhất định nên chỉ cần 1 MBA

Công suất MBA trong trạm 1 là:

S 1 max= P 1 max

cosφ pt=

30 0,9=33,33 MVA

S tt=S 1 max

1,4 =

33,33 1,4 =23,81 MVA

Tương tự với các phụ tải còn lại ta có bảng sau:

Số lượng

Trang 32

Pmaxi (W) 30 28 32 34 29 38

Bảng thông số các MBA

32000/11 0

25000/11 0

32000/11 0

X (Ω)) 55,9 43,5 43,5 43,5 55,9 43,5

∆Q o (kVAr) 200 240 240 240 200 240

2 Chọn sơ đồ nối điện chính

Do đa số các phụ tải là hộ tiêu thụ điện loại I nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp làm việc song song Trongđó một hệ thống thanh góp vận hành còn một hệ thống thanh góp để dự trữ

Trang 33

Phụ tải loại I

▪ l < 70km : Dùng sơ đồ máy cắt về phía MBA ( cầu ngoài )

▪ l >70km : Dùng sơ đồ máy cắt về phía đường dây ( cầu trong )

Trang 34

Phụ tải loại III : Dùng sơ đồ bộ đường dây – MBA

Trang 35

Sơ đồ hệ thống điện thiết kế

Trang 37

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP

Trong quá trình thiết kế mạng lưới điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống và các yêu cầu kỹ thuật Cần phải tính toán xác định sự phân bố các dòng công suất, tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp ở chế độ xác lập trong các chế độ vận hành Tính chế độ vận hành có thể biết được điện áp tại từng nút của phụ tảu từ đó xem xét cách giải quyết cho phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cho các phụ tải đồng thời kiểm tra chính xác sự cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện, nếu thiếu hụt cần tiến hành bù cưỡng bức

1 Chế độ phụ tải cực đại

Ở chế độ này phải vận hành cả 2 MBA trong trạm Điện áp định mức trên thanh cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110% điện áp định mứccủa mạng điện

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	682,33 KB