Đồ án lưới Điện Hệ Thống Điện Bách Khoa Hà Nội

Giả thiết rằng nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải, do đó ta cócông thức cân bằng công suất tác dụng là: trong đó: : Công suất tác dụng phát ra của nguồn..

Trang 1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng củamột quốc gia Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiệnđại hoá thì điện năng lại đóng một vai trò vô cùng quan trọng Điện năng là điều kiện tiênquyết cho việc phát triển nền công nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác Do nền kinh tếnước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc sản xuất điện năng còn đang thiếu thốn

so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như phân phối điệncho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lí về kĩ thuật cũngnhư về kinh tế

Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kếmạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện Nhìn chung, phương án được đưa

ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện

Dù đã cố gắng nhưng đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rấtmong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy để em có thể tự hoàn thiện thêm kiếnthức của mình trong lần thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS Lê Thị Minh Châu đã giúp đỡ em hoàn thành

đồ án môn học này

Trang 2

Sinh viên Trương Minh Ngọc

CHƯƠNG I CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Cân bằng công suất tác dụng.

Giả thiết rằng nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải, do đó ta cócông thức cân bằng công suất tác dụng là:

trong đó:

: Công suất tác dụng phát ra của nguồn

: Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải

Trang 3

Pdt : công suất dự trữ của mạng điện ở đây ta coi hệ thống có công suất vô cùng lớn nên Pdt = 0.

(MW)

Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng

1.2 Cân bằng công suất phản kháng.

Để mạng điện vận hành ổn định thì ngoài cân bằng công suất tác dụng ta phải cân bằng côngsuất phản kháng, ta có phương trình cân bằng sau:

Trang 4

QMBA :Tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính bằng 15%,ta có:

QL, QC :Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và dung dẫn do đường dây sinh

ra và chúng cân bằng nhau

Qtd ,Qdt :Công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy , Qtd =Qdt=0

Do đó:

Vì (MVAr) nên không phải bù công suất phản kháng

Khoảng cách từ nhà máy đến các phụ tải là:

Trang 5

CHƯƠNG 2 CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ-KĨ THUẬT

2.1.Lựa chọn sơ đồ cấp điện:

- Hộ loại một là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gâynguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏngthiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn quá trình công nghệ phức tạp Do đó cácphương án cung cấp cho các hộ phải được cấp từ hai nguồn

- Hộ loại ba là những hộ tiêu thụ chỉ được cấp 1 nguồn

Các phương án nối dây:

+ Phương án 1:

4 6

2

5

NÐ

Trang 6

Hình 2.1

+ Phương án 2:

4 6

Trang 7

1 3

4 6

Trang 8

1 3

4 6

Li : là khoảng cách từ NĐ đến phụ tải i

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

Sau đây ta tính chọn điện áp định mức cho mạng hình tia các phương án sau sử dụng kếtquả tương tự như phương án này

Trang 9

1 3

4 6

Trang 10

a.Chọn tiết diện dây dẫn:

4 6

-Tiết diện kinh tế được tính theo công thức sau:

Imax: là dòng điện lớn nhất chạy qua dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại

Jkt : là mật độ dòng điện kinh tế

-Căn cứ vào tiết diện kinh tế ta chọn tiết diện gần nhất Sau khi chọn xong tiết diện tiêuchuẩn của dây dẫn ta tiến hành kiểm tra 2 điều kiện sau:

+ Điều kiện vầng quang: theo điều kiện này tiết điện dây dẫn được chọn phải lớn hơnhoặc bằng tiết diện cho phép của cấp điện áp:

Uđm =110(kV)=>Fmin= 70(mm2)+ Điều kiện phát nóng: Tiết diện dây dẫn sau khi được chọn cũng phải thoả mãn Isc max<Icp Mà đối với mạng hình tia hoặc mạng liên thông thì Isc max là dòng điện lớn nhất chạy quadây dẫn khi xảy ra sự cố đứt một trong hai mạch của đường dây (khi đó Isc max= 2Imax ), cònđối với mạng kín đó là dòng điện đứt một trong hai đoạn đầu đường dây

Trang 12

Các dây dẫn đã thỏa mãn độ bền cơ.

Trang 13

2.3.2.Phương án 2:

4 6

2

5

NÐ

Các dòng công suất:

Tính tương tự phương án 1, ta được bảng sau:

Trang 15

Tính tương tự, ta được bảng sau:

Trang 16

2.3.4.Phương án 4:

4 6

2

5

NÐ

Các dòng công suất:

Tính tương tự, ta được bảng sau:

Trang 17

5

NÐ

a.Chọn tiết diện dây dẫn.

Các dòng sông suất:

Ta có:

Trang 20

Từ bảng trên ta thấy có 4 PA:1,2,3,4 thỏa mãn điều kiện kĩ thuật Do đó ,ta sẽ xét 4 PA để sosánh về mặt kinh tế để tìm ra phương án tối ưu.

avh: Hệ số vận hành đường dây

Cột bê tông cốt thép : avh= 0,04Cột thép : avh= 0,07KD: Vốn đầu tư để xây dựng đường dây(Xét phần đường dây)

KD =K0 LK0 :Suất vốn đầu tư(tỉ đồng/km)

L :chiều dài đường dây(km)Bảng K0 (phụ thuộc tiết diện):đúng với đường dây 1 mạch,đối với đường dây 2 mạchthì nhân 1,6

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

C: Giá của 1kwh, C = 1000đ/kWh

A :Tổn thất điện năng

A = Pmax

:Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Dự kiến các phương án đều dùng cột bê tông cốt thép, vốn đầu tư cho 1km đường dâylà:

AC-70 : K0= 2tỉ đồng/km

AC-95 : K0= 2,038 tỉ đồng/km

AC-120 : K0= 2,256 tỉ đồng/km

Trang 24

CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY

4.1.Lựa chọn máy biến áp:

4.1.1.Chọn số lượng máy biến áp:

-Đối với các hộ loại tiêu thụ là hộ loại một ,để đảm bảo độ tin cậy cho cung cấp điệnmột cách liên tục, thì mỗi trạm BA cần phải chọn hai MBA vận hành song song mỗi máyđược nối vào một phân đoạn thanh góp riêng và giữa các phân đoạn này có một máy cắt tựđộng đóng cắt khi cần thiết

-Đối với các hộ tiêu thụ loại 3 thì chỉ cần 1 MBA vận hành trong trạm biến áp

4.1.2.Lựa chọn thông số máy biến áp:

- Công suất MBA được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việcbình thường lúc phụ tải làm việc cực đại khi có sự cố một MBA phải ngừng làm việc thìMBA còn lại phải đảm bảo cung cấp công suất cho các phụ tải

-Với trạm có hai MBA làm việc song song, công suất lựa chọn MBA phải thoả mãn:

Trong đó:

Trang 25

n: số MBA trong trạm

k: là hệ số hiệu quả của MBA trong trạm, k=1,4;

Smax: Công suất cực đại của phụ tải:

Trang 26

SttMBA(MVA) 15,87 15,87 19,05 23,81 27,78 22,22

Bảng 4.1:Công suất máy biến áp tại các nút phụ tải

Bảng thông số các máy biến áp:

-Dùng hệ thống có hai phân đoạn thanh góp:

+ Nếu L > 70(km) thì đặt máy cắt cao áp ở phía đường dây bởi vì với chiều dài lớn sự

cố xảy ra do thao tác đóng cắt nhiều vì vậy phải đặt máy cắt cuối đường dây(Sơ đồ cầutrong)

+ Với L < 70(km) thì đặt máy cắt điện áp ở phía MBA(Sơ đồ cầu ngoài)

Trang 27

Sơ đồ cầu ngoài: Sơ đồ cầu trong:

Trang 28

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN

5.1.Trạng thái phụ tải cực đại:

-Vì chỉ biết điện áp trên thanh góp của nhà máy điện do đó ta tính chế độ qua hai giaiđoạn.Mà điện áp trên thanh góp nhà máy điện trong chế độ phụ tải cực đại được xác địnhtheo công thức sau:

Sơ đồ, sơ đồ thay thế như sau:

Hình 5.1

Trang 29

Hình 5.2

Giai đoạn 1:

Chọn điện áp tại các của mạng điện bằng điện áp định mức của mạng điện ta có:

Bỏ qua G ta có:

Tổn thất công suất trên B4:

Công suất trước máy biến áp B4:

Tổn thất không tải của máy biến áp B4:

Công suất phía cao máy biến áp B4:

Công suất điện dung do đường dây N-4 sinh ra:

Công suất sau tổng trở của đường dây:

Tổn thất công suất trên tổng trở của đường dây N-4:

Công suất trước tổng trở của đường dây N-4:

Trang 30

Công suất đầu nguồn đường dây N-4:

Giai đoạn 2: tính điện áp tại các nút.

Tổn thất điện áp trên đường dây N-4:

Điện áp trên thanh góp cao áp là :

Tổn thất điện áp trên máy biến áp:

Vậy điện áp trên thanh góp hạ áp đã quy về điện áp cao là:

Trang 31

Tính toán tương tự ta được bảng sau:

Trang 32

Cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện:

Tổng công suất yêu cầu trên thanh cái của nguồn là:

Tổng công suất phản kháng theo yêu cầu:

Giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng:

(MW)

Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra:

Vì nên ta không cần bù kĩ thuật khi vẫn hành ở chế độ cực đại

5.2.Trạng thái phụ tải cực tiểu:

-Điện áp trên thanh cái của nguồn UN =105%.Uđm=115,5(KV);

-Ở chế độ phụ tải cực tiểu thì công suất phụ tải bằng 50% công suất phụ tải ở chế độcực đại Vì công Công suất phụ tải nhỏ nên để vận hành kinh tế ta xem xét có thể cắt bớt mộtmáy biến áp ở các trạm hay không Điều kiện để cắt bớt một máy biến áp trong trạm là:

Trong đó:

Sđm :Công suất định mức của máy biến áp

P0 :Tổng tổn thất khi không tải

Pn :Tổng tổn thất khi ngắn mạch

Xét trạm 1:

Trang 33

Do nên trạm 1 vận hành 1 máy biến áp ở chế độ cực tiểu.

Trang 34

Bỏ qua G ta có:

Công suất sau tổng trở của đường dây N-4:

Điện áp trên thanh góp cao áp 4 là :

Tổn thất điện áp trên máy biến áp:

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Hình 5.6

Giai đoạn 1:

Chọn điện áp tại các của mạng điện bằng điện áp định mức của mạng điện ta có:

Bỏ qua G ta có:

Công suất sau tổng trở của đường dây N-4:

Trang 39

Điện áp trên thanh góp cao áp 4 là :

Tổn thất điện áp trên máy biến áp 4:

Trang 40

Trang 41

Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra:

Vì nên ta không cần bù kĩ thuật khi vẫn hành ở chế độ sự cố

CHƯƠNG 6

Trang 42

Điện áp là một trong những chỉ tiêu quan trọng.Trong đó chỉ tiêu về điện áp là mộttrong những chỉ tiêu quan trọng nhất Trong quá trình vận hành phụ tải thay đổi từ cực tiểuđến cực đại hoặc bị sự cố nặng nề dẫn đến điện áp trên thanh cái hạ áp thay đổi vượt quágiới hạn cho phép vì vậy ta phải điều chỉnh để đảm bảo điện áp nằm trong giới hạn chophép.

Có nhiều phương pháp điều chỉnh điện áp khác nhau: thay đổi điện áp máy phát trongnhà máy điện, thay đổi tỉ số điện áp trong các trạm biến áp và thay đổi dòng công suất phảnkháng trong máy điện

Trong thưc tế mạng điện lớn không thể thay đổi điện áp tại các nhà máy điện, việc thayđổi các dòng công suất phản kháng truyền tải trên các đường dây cũng khó khăn vì các lý donhư: ổn định của hệ thống, vận hành phức tạp vốn đầu tư cao Vì vậy phương pháp lựa chọnđầu điều chỉnh của các máy biến áp trong các trạm hạ áp được sử dụng rộng rãi để điềuchỉnh điện áp trong trong hệ thống

Vì các hộ tiêu thụ loại I yêu cầu điều chỉnh khác thường nên điện áp trên thanh hạ ápphải thoả mãn:

Chế độ phụ tải cực đại : U% = 5%

Chế độ phụ tải cực tiểu : U% = 0%

Chế độ sự cố : U% = 0%-5%

Với các hộ tiêu thụ là hộ loại I ta dùng máy biến áp có điều chỉnh điện áp dưới tải Cácmáy biến áp có Uđm =115kV và có phạm vi điều chỉnh là: 16% Điện áp các đầu điều chỉnhtiêu chuẩn được tính chọn theo công thức:

Trong đó:

Ucđm : là điện áp định mức phía cao áp

n : là đầu điều chỉnh thứ n

Bảng điện áp một số đầu điều chỉnh tiêu chuẩn:

Trang 43

Chế độ phụ tải cực đại :

Chế độ phụ tải cực tiểu :

Chế độ sự cố :

Với các hộ tiêu thụ là hộ loại III nên ta dùng máy biến áp không có điều chỉnh điện ápdưới tải Các máy biến áp có Uđm=115kV và có phạm vi điều chỉnh là: 5% Điện áp các đầuđiều chỉnh tiêu chuẩn được tính chọn theo công thức:

Trong đó:

Ucđm : là điện áp định mức phía cao áp

n : là đầu điều chỉnh thứ n

Bảng điện áp một số đầu điều chỉnh tiêu chuẩn:

Trang 44

Điện áp yêu cầu trên thanh góp hạ áp trong các chế độ là:

+ Khi phụ tải cực đại.

Đầu điều chỉnh trong cuộn dây cao áp khi phụ tải lớn nhất được xác định theo côngthức:

Với

 Ta chọn đầu tiêu chuẩn là n=2 khi đó

Điện áp thực trên thanh hạ áp là:

Độ lệch điện áp trên thanh hạ áp của MBA là:

Vậy đầu đã chọn là phù hợp

+ Khi phụ tải cực tiểu.

Với

 Ta chọn đầu tiêu chuẩn là n=2 khi đó

+ Khi sự cố.

Trang 45

Với

 Ta chọn đầu tiêu chuẩn là n=-1 khi đó

Tính tương tự cho các phụ tải còn lại ta được các bảng số liệu sau:

+ Khi phụ tải ở chế độ cực đại.

Trang 46

7.1 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện

Tổng vốn đầu tư xây dựng được xác định theo công thức:

K = KD+KTBA;

Trong đó:

KD: Vốn đầu tư xây dựng đường dây( đã tính ở chương trước) KD=826,76 (tỉ đ);

KTBA: Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp:

Vậy tổng vốn đầu tư là: K=KD+KTBA=1119,26 (tỉ đ);

7.2 Tính tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện.

Theo kết quả tính toán ta có tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây là:

Tổng tổn thất công suất trong cuộn dây MBA là:

Trang 47

Tổng tổn thất công suất trong lõi thép các MBA được xác định là:

Vậy tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện là:

7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện.

Với:

Do đó:

Tổng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong 1 năm là:

Tổn thất điện năng trong mạng tính theo % là:

7.4 Tính chi phí và giá thành tải điện.

7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm.

7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm.

7.4.3 Giá thành tải điện.

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

Trang 48

BẢNG TỔNG KẾT

- Đường dây

- Trạm biến áp:

826,76292,5

x109 đx109 đ

13 -Giá thành mạng điện cho 1 MW 6,89 x109 đ/MW

Trang 49

Bảng 7.1

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1- Thiết kế mạng và Hệ thống điện Nguy ễn Văn Đ ạm Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

- Hà Nội - 2004

2 Lưới điện và Hệ thống điện Trần Bách Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội

-2000

3- Tối ưu hoá chế độ của hệ thống điện Trần Bách, Tủ sách Đại học Tại chức Bách khoa

- Khoa Năng lượng - Bộ môn Hệ thống điện

4- Tính toán và Phân tích hệ thống điện Đỗ Xuân Khôi, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

Trang 50

5- Nhà máy điện và Trạm biến áp - Phần điện Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái,

Đào Quang Thạch, Lã Văn út, Phạm Văn Hòa, Đào Kim Hoa - Nhà xuất bản Khoa học và

Kỹ thuật - Hà Nội - 1996

6- Quá trình quá độ điện từ trong hệ thống điện Nguyễn Phiệt - Trường Đại học Bách

khoa - Khoa Đại học tại chức xuất bản Hà Nội - 1969

7- Mạng lưới điện Nguyễn Văn Đạm, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - Hà Nội 1999 8- Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật - Hà Nội -

2001

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	594,23 KB
File đính kèm	Đồ án nhóm anh hiếu.rar (8 MB)