Đồ án môn học lưới điện thiết kế lưới điện khu vực

Trang 1

2 Họ và tên sinh viên :

4 Các số liệu : Sơ đồ mặt bằng của nguồn và các phụ tải cho trên hình 1

Các số liệu của phụ tải cho trong bảng 1

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng của nguồn và các phụ tải

Tỉ lệ: 1 ô = 10 km

Ghi chú :15

2

3

Trang 2

Các số liệu của phụ tải

Yêu cầu điều chỉnh điện áp δUUmax = 5%; δUUmin = 0%; δUUsc = 5%

Thời gian sử dụng công suất cực đại

Điện áp định mức lưới điện hạ áp (kV) 10

chế độ max, chế độ min và chế độ sau sự cố một phần tử (tính theo % điện áp định mức của mạng).

Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp của nguồn điện bằng 0,85

Hệ số đồng thời m = 1

Điện áp vận hành trên thanh góp cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại bằng 110%,khi phụ tải cực tiểu bằng 105%, khi sự cố bằng 110% điện áp định mức

5 Nhiệm vụ thiết kế

Trang 3

b Chọn phương án hợp lý về kinh tế - kỹ thuật.

c Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong trạm giảm áp Vẽ sơ đồ nối dâychi tiết của mạng điện

d Tínhtoán các chế độ vận hành của mạng điện Chọn phương thức điều chỉnh điện

áp phù hợp với yêu cầu của các phụ tải

e Tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật tổng hợp của mạng điện thiết kế

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PHẠM NĂNG VĂN

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 4

1.1 Cân bằng công suất tác dụng : 4

1.2 Cân bằng công suất phản kháng : 5

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT 6

2.1 Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện : 6

2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho từng phương án : 9

2.2.1 Phương án 1 : 10

2.2.2 Phương án 2 : 13

2.2.3 Phương án 3 : 15

2.2.4 Phương án 4 : 17

2.2.5 Phương án 5 : 19

CHƯƠNG 3 : SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN 21

3.1 Phương án 1 : 22

3.2 Phương án 2: 23

3.3 Phương án 3:……… 24

CHƯƠNG 4 : CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 28

4.1 Chọn máy biến áp: 28

4.2 Chọn sơ đồ nối dây hợp lý cho các trạm hạ áp và vẽ sơ đồ của mạng điện: 29

4.2.1 Trạm nguồn : 30

4.2.2 Trạm trung gian : 30

4.2.3 Trạm phân phối : 31

4.2.4 Vẽ sơ đồ toàn mạng điện : 31

Trang 5

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA LƯỚI

ĐIỆN 32

5.1 Chế độ phụ tải cực đại : 32

5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu : 42

5.3 Chế độ phụ tải sau sự cố : 45

5.4 Tính toán điện áp các nút trong mạng điện : 47

5.4.1 Chế độ phụ tải cực đại : 47

5.4.2 Chế độ phụ tải cực tiểu : 47

5.4.3 Chế độ sự cố: 47

CHƯƠNG VI: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 48

6.1 Lựa chọn đầu phân áp trong MBA1: 48

6.1.1 Chế độ phụ tải cực đại : 49

6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu : 50

6.1.3 Chế độ phụ tải sau sự cố : 50

6.2 Lựa chọn đầu phân áp trong MBA còn lại 51

CHƯƠNG 7 : CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 51

7.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện : 51

7.2 Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện : 52

7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện : 52

7.4 Tính toán chi phí và giá thành : 52

7.4.1 Chi phí vận hành hằng năm: 52

7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm : 53

7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng : 53

7.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại: 53

7.4.5 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật: 53

Tài liệu tham khảo 54

Trang 6

LỜI NÓI ĐẦU

*******

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia,

nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống sinhhoạt, nghiên cứu khoa học…

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nênnhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng Để đápứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt cácnguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, để đảm bảo về chấtlượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại,

có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế.Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảng đường, mỗi sinhviên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điệnkhu vực Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng lướiđiện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện nhưxác định hướng và các thông số của các đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điệnchính…những nguyên tắc tổ chức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồnnguyên vật liệu để phát triển năng lượng …

Em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể các thầy cô trong bộ môn Hệ thống Điện

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Năng đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ

án này !

Hà Nội, ngày 16 tháng 9 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Trang 7

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Cân bằng công suất tác dụng :

Trong hệ thống điện, điện năng từ các nhà máy điện được sản suất ra ngay lập tứcphải được đưa tới hộ tiêu thụ và phải được sử dụng ngay.Đặc điểm nổi bật của điện năng

là phải được tiêu thụ ngay sau khi sản suất, điện năng không thể dự trữ thành số lượnglớn được.Vì vậy quá trình sản suất và tiêu thụ điện năng phải được tiến hành đồng bộ vớinhau

Tại mỗi thời điểm trong hệ thống, các nhà máy điện phải phát ra công suất tácdụng bằng công suất tác dụng mà phụ tải tiêu thụ điện dùng cộng với tổn hao do truyềntải điện Công suất tác dụng phản ánh chất lượng của mạng điện qua trị số tần số củamạng điện Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với

hệ thống thiết kế có dạng :

PF =PYC= mPimax+ ∆PTrong đó

PF : Tổng công suất phát của nhà máy

PYC : Tổng công suất yêu cầu của mạng điện

Pimax :Tổng công suất tác dụng ở chế độ max tại các nút (6 nút)

P : Tổng tổn thất công suất của mạng điện do truyền tải điện

m : Hệ số đồng thời ( lấy m=1)

Ta có :

Pimax = P1max+P2max +P3max +P4max +P5max +P6max

= 30 + 18 + 25 + 18 + 25 + 30 = 146 ( MW)Lấy sơ bộ : ∆P = 5% ( mPimax ) = 5% 146 = 7,3 (MW)

Vậy PF =PYC = 146 + 7,3 = 153,3 (MW)

1.2 Cân bằng công suất phản kháng :

Quá trình cân bằng công suất phản kháng có quan hệ chặt chẽ đối với điện áptrong mạng Ta phải đảm bảo công suất phản kháng sao cho tổn thất điện áp trong hệthống là nhỏ nhất Vì vậy công suất phản kháng có liên quan chặt chẽ với chất lượng điệnnăng của hệ thống điện được thiết kế

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện có dạng:

QF = QYC = mQimax + QBA + QL - QCTrong đó

QF :Tổng công suất phản kháng phát ra của NM

QYC :Tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện

Trang 8

Qimax :Tổng công suất phản kháng ở chế độ cực đại của các Phụ tải

QL :Tổng tổn thất công suất phản kháng trong đường dây

QC :Tổng công suất phản kháng do điện dung đường dây sinh ra

m = 1 : hệ số đồng thời

Ta có :

QF = tagφF PF = 0,62 153,3 = 95 (MVAr)

(cos ϕ F = 0,85 → tg ϕ F = 0,62) Qimax = Q1max+Q2max +Q3max +Q4max +Q5max +Q6max

Trang 9

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT

Sơ đồ mạng điện có ảnh hưởng rất lớn đến chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của mạng điện.Các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí thấp, đảm bảo độ tin cậy, an toàn cấp điện cầnthiết và chất lượng điện năng yêu cầu của hộ tiêu thụ điện Bên cạnh đó phải đảm bảo khảnăng tiếp nhận phụ tải mới và sự phát triển của hệ thống trong tương lai lâu dài Từ các vịtrí đã cho của phụ tải, ta cần tiến hành dự kiến một số phương án và phương án tốt nhấtđược chọn trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án

2.1 Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện :

Từ các dữ liệu đề bài đã cho, ta thấy rằng: tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại

1, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao Do đó phải sử dụng các biện pháp cung cấpđiện : lộ kép, mạch vòng Ta đưa ra 5 phương án cung cấp điện như sau :

15

2

3

Trang 12

2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho từng phương án :

a) Xác định điện áp định mức của mạng điện :

Đây là bước rất quan trọng của công việc thiết kế mạng điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, cũng như các đặc trưng của mạng điện

Điện áp định mức có thể xác định sơ bộ theo công suất truyền tải đã biết P (MW)

và theo chiều dài của đường dây truyền tải L (km), áp dụng công thức Still :

Uđm = 4,34 √L+ 16 P (kV)Theo công thức Still, nếu 70 < Uđm< 170 kV thì lấy Uđm = 110kV

b) Lựa chọn tiết diện dây dẫn :

Tiết diện dây dẫn được lựa chọn để tối ưu giữa chi phí đầu tư xây dựng đường dây

và chi phí về tổn thất điện năng Trong thực tế để xác định tiết diện dây dẫn, người tathường dùng phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện, sau

đó kiểm tra lại bằng điều kiện phát nóng

Ta dự kiến sử dụng dây nhôm lõi thép trên không với thời gian sử dụng công suấtcực đại Tmax = 5100h, khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là Dtb = 5m, ta có Jkt

= 1,0 A/mm2 (tra bảng 6.3 : Giá trị Jkt của Liên Xô cũ, trang 156 sách Giáo trình Lướiđiện – Trần Bách)

 Tiết diện kinh tế của dây dẫn được tính theo công thức :

Fi =

I i max

J kt

Trong đó : Fi :Tiết diện tính toán của dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế

Ii max : Dòng điện chạy trong dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại

Ii max được xác định theo công thức : Iimax =

Si

n 3Ualignl ¿dm¿¿¿

 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn :

Isc ≤ Icp với Isc = 2 ImaxTrong đó : Isc :Dòng điện khi xáy ra sự cố

I max : Dòng điện chạy trong dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại

Icp : Dòng điện cho phép của dây dẫn (phụ thuộc bản chất của dây dẫn)

Trang 13

Với điện áp Uđm = 110kV, ta cần chọn tiết diện dây dẫn F ≥ 70 mm2, để đảm bảo

độ bền cơ học, điều kiện ổn định nhiệt độ và tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việcbình thường

c) Tính toán tổn thất điện áp :

Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường được xác định theo công thức :

∆UNi bt % = Pi Ri+Qi Xi

Udm2 100Với Pi , Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây thứ i

Ri , Xi là điện trở và điện kháng của đường dây

Ri = Li R 0i n ; Xi = Li X 0 i n

Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố ∆UNi -sc % = 2 ∆UNi bt %

Điều kiện để phương án được chấp nhận là :

- Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện ở chế độ bình thường ∆UNi bt % < 10%

- Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện ở chế độ sự cố ∆UNi -sc % < 20%

Trang 14

Thay số vào tính toán ta được bảng kết quả sau :

Theo công thức Still, nếu 70 < Uđm< 170 kV thì lấy Uđm = 110kV

 Lựa chọn tiết diện dây dẫn :

Đối với đoạn đường dây N-1 :

Dòng điện chạy trong dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại:

IN1max =n √ 3 Uđm S 1 1000= 2 √ 3.11033,2 1000 = 87,1(A)Tiết diện kinh tế của dây dẫn : FN1 = 87,11,0 = 87,1 ( mm2)

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau :

Trang 15

Vậy các đoạn đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện phát nóng và điều kiện

ổn định nhiệt độ và tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việc bình thường

%

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

MVAr).

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

Đối với đoạn N-1 :

Trang 16

Theo công thức Still, nếu 70 < Uđm< 170 kV thì lấy Uđm = 110kV.

Lựa chọn tiết diện dây dẫn : Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau

Trang 17

Vậy các đoạn đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện phát nóng và điều kiện ổn địnhnhiệt độ và tổn thất vầng quang trong điều kiện làm việc bình thường.

Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau :

∆UN-3-2 bt % = ∆UN-3bt % + ∆U3-2 bt % = 2,8 + 2 = 4,8 %

∆UN-3-2 sc % = ∆UN-3sc % + ∆U3-2 sc % = 5,6 + 4 = 9,6 %

Vậy : Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là 6,1 < 10%

Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ sự cố là 12,2 < 15%

2.2.3 Phương án 3 :

Trang 18

 Xác định điện áp định mức của mạng điện :

Trang 19

∆UN-6-2 bt % = ∆UN-6bt % + ∆U6-2 bt % = 3,1+ 2 = 5,1 %

∆UN-6-2 sc % = ∆UN-6sc % + ∆U6-2 sc % = 6,2 + 4 = 10,2 %

Vậy : Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là : 5,1 < 10%

Trang 20

Trang 21

Tra bảng 2.7 : Thông số của đường dây trên không loại AC và A Giáo trình Lướiđiện – Trần Bách, ta có bảng sau :

∆UN-6-4 bt % = ∆UN-6bt % + ∆U6-4 bt % = 3,1 + 1,7 = 4,8 %

∆UN-6-4 sc % = ∆UN-6sc % + ∆U6-4 sc % = 6,2 + 3,4 = 9,6 %

Trang 22

Trang 23

∆UN-5-1 bt % = ∆UN-5bt % + ∆U5-1 bt % = 4,04 + 2,3 = 6,34 %

∆UN-5-1 sc % = ∆UN-5sc % + ∆U5-1 sc % = 8,08 + 4,6 = 12,68 %

Trang 24

CHƯƠNG 3: SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN

Để tìm ra được phương án tốt nhất, ta đi so sánh các phương án về mặt kinh tế Vìcác phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản, takhông tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh cácphương án là chi phí tính toán hàng năm, được xác định theo công thức :

Z = (a tc + a vh ) K D + ∆A.c

Trong đó :

atc : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư (atc = 0,125 )

avh : hệ số vận hành (avh = 0,07 – giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạchđược đặt trên cùng cột thép)

KD : vốn đầu tư cho đường dây

∆A : tổn thất điện năng trên các đường dây

c : giá tiền 1kWh điện năng tổn thất (c= 1000đ/kWh)

Đối với các đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột, vốn đầu tư đểxây dựng các đường dây được tính như sau :

KD = ∑ 1,6 K0i Li

K0i : giá thành 1km đường dây một mạch (đ/km)

Li : chiều dài đường dây thứ i

Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức :

Ta tiến hành tính toán các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật của các phương án so sánh

Trang 25

3.1 Phương án 1 :

a) Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây :

Xét đoạn đường dây N-1 : là dây AC - 95 , có chiều dài L = 51km, điện trở đường dây

là 7,9Ω , Pmax = 30MW, Qmax = 14,4 MVAr

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn đường dây N-1 là :

b) Vốn đầu tư xây dựng mạng điện :

Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột, ,vốn đầu tư để xây dựng các đường dây được tính như sau :

KD = ∑ 1,6 K0i Li

Ta có bảng suất vốn đầu tư cho đường dây ( theo TSĐ 7) :

Trang 26

Kết quả tính toán vốn đầu tư các đường dây được cho trong bảng sau :

Vậy : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây là : ∑ ∆P i = 3,16 (MW)

Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là : KD = 1050,51 ( tỷ đồng )

c) Xác định chi phí vận hành hằng năm :

Tổn thất điện năng trong mạng điện :

∆A = ∑ ∆Pmax i τ = 3,16 3521 = 11126,36 (MWh)

Chi phí tính toán hàng năm :

Z1 = (atc + avh ) KD + ∆A.c =(0,125 + 0,07) 1050,51 109 + 11126,36 103 1000 = 215,976 ( tỷ đồng )

3.2 Phương án 2:

Tính toán tương tự phương án 1 ta có bảng sau :

Trang 27

Đoạn Loại dây (km) L (Ω) R (MW) P

Q (MAVr )

∆P (MW)

K 0 (triệuVNĐ/km) km)

K D ( tỷ VNĐ )

∆A = ∑ ∆Pmax i τ = 3,26 3521 = 11478,46 (MWh)

Z2 = (atc + avh ) KD + ∆A.c =(0,125 + 0,07) 980,105 109 + 11478,46 103 1000 = 202,560 ( tỷ đồng )

Trang 28

Đoạn Loại dây L

(km)

R (Ω)

P (MW)

Q (MAVr)

∆P (MW)

K 0 (triệuVNĐ/km) km)

K D ( tỷ VNĐ )

∆A = ∑ ∆Pmax i τ = 3,28 3521 = 11548,88 (MWh)

Z3 = (atc + avh ) KD + ∆A.c =(0,125 + 0,07) 1013,765 109 + 11548,88 103 1000 = 209,233( tỷ đồng )

Trang 29

R (Ω)

P (MW)

Q (MAVr)

∆P (MW)

K 0 (triệuVNĐ/km)km)

K D ( tỷ VNĐ )

∆A = ∑ ∆Pmax i τ = 3,24 3521 = 11408,04 (MWh)

Z4 = (atc + avh ) KD + ∆A.c =(0,125 + 0,07) 963,465 109 + 11408,04 103 1000 = 199,284( tỷ đồng )

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	518,53 KB