Đồ án lưới điện môn học Đại học điện lực gv: Đinh Quang Huy

Cân bằng công suất trong hệ thống điện 1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng: Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.2.1... CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG CÁC PHƯƠ

  

-ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Giảng viên hướng dẫn : Đinh Quang Huy

Sinh viên thực hiện : Nông Thị Khánh Ly

Lớp : D9H3

Năm h c: 2018-2019 ***** ọ

Lời nói đầu

Dù trong hoàn cảnh nào ngành Điện luôn luôn phải đi trước một bước Đó là một sứ mệnh vẻ

vang song cũng rất nặng nề Đặc biệt trong sự nghiệp xây dựng, đổi mới và công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước ta hiện nay, vai trò và sứ mệnh của ngành Điện được đặt lên hàng đầu Phát triển điện phải luôn đi đầu để đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội và bảo đảm an ninh, quốc phòng của đất nước trong điều kiện hội nhập kinh tế quốc tế, đáp ứng nhu cầu điện cho sinh hoạt của nhân dân; đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Để xây dựng hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối phải gắn với định hướng phát triển kinh tế - xã hội của vùng và của từng địa phương, đảm bảo chất lượng điện và độ tin cậy cung cấp điện ngày càng được nâng cao thì trong đó khâu qui hoạch và thiết kế giữ vai trò quan trọng nhất Thiết kế hệ thống lưới điện là một công việc rất quan trọng và khó khăn, đòi hỏi thách thức những người kĩ sư phải có kinh nghiệm, tầm nhìn, để qui hoạch mạng lưới điện sao cho phù hợp nhất.

Sau thời gian học tập và tìm hiểu kiến thức chuyên ngành dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình, tận tâm của thầy Đinh Quang Huy em đã hoàn thành đồ án thiết kế lưới điện khu vực Qua những bài giảng, em thấy đây là môn học rất hay, gắn liền với thực tế và nó đòi hỏi phải có tư duy chiến lược khi thiết kế để xây dựng mạng lưới điện Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn của em còn hạn chế cho nên bài đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy, để em hoàn thiện thêm kiến thức của mình.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy!

Hà Nội, tháng 12 năm 2018

Sinh viên Nông Thị Khánh Ly

Mục lục:

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ

CÁC PHỤ TẢI1.1 Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải

Nguồn điện:

Nguồn hệ thống: Hệ thống điện 110kV (HT) có công suất vô cùng lớn, có hệ số công suất của HT là 0.85

Phụ tải:

Trong hệ thống điện có 7 phụ tải có đặc điểm trong bảng sau:

1.1.3 Sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và phụ tải

1.1.4 Phân tích phụ tải

Trong hệ thống điện thiết kế gồm 7 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 7)

+ Trong đó có 7 phụ tải thuộc hộ loại I

Tổng = 129 (MW)

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất :4700 (h)

Điện áp thứ cấp :10 (KV)

Dựa vào bảng số liệu phụ tải, sau khi tính toán ta được bảng số liệu sau:

Hộ tiêu

1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng:

Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.2.1

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

= m + + - +

: tổng tổn thất công suất phản kháng trong MBA

=15%

:tổng tổn thất phản kháng trên đường dây

:tổng tổn thất phản kháng do đường dây sinh ra

CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ SO SÁNH

CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ -THUẬT

1 ) Lí thuyết

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, ta đưa ra 3 phương án nối dây sau:

2 ) Đề xuất phương án nối dây

Phương án 1

Phương án 2

Phương án 3

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

3.1 Cơ sở lí thuyết

1) Ta phải xét tới các nội dung sau:

2. - Chọn lựa tiết diện dây dẫn

3. - Tính toán tổn thất điện áp

4. - Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố

1- Chọn lựa cấp điện áp của hệ thống:

Ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau:

i i

U =4.34 +16

(kV) Trong đó:

Pi là công suất truyền tải trên đường dây thứ i, MW

Li là chiều dài đường đây thứ i, km

Nếu U = 70÷160 (kV) thì ta sẽ chọn cấp điện áp của hệ thống là Udm=110kV

2- Lựa chọn tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây:

Mạng điện mà ta đang xét là mạng điện khu vực, do đó người ta thường lựa chọn tiết diên dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện.Ta dự kiến sử dụng loại dây dẫn AC

Công thức tính tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện là:

kt

i kti

J

I

F = max

, mm2.Với mạng điện ta đang xét sử dụng dây AC và thời gian sử dụng công suất cực đại là:

Tmax = 4700h nên ta có Jktế = 1.1 A/mm2

Trong công thức trên thì Imaxi là dòng điện lớn nhất trên đoạn đường dây thứ i và được tính như sau:

Imax =

dm

i

U n

S

3

.U 3 n

Qi Pi

× +

Trong đó :

Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện

Uđm : điện áp định mức của dòng điện (kV)

Smaxi : công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA)

n - số lộ đường dây

Smaxi =

2 2

i

P +

, (MVA)Khi xác định được tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây, ta tiến hành so sánh với tiết diện tiêu chuẩn để chọn ra tiêu chuẩn gần nhất

3- Tính tổn thất điện áp của hệ thống:

Tổn thất điện áp được tính theo biểu thức sau:

∆U% =

1002

dm

i i i i

U

X Q R

P +ΣΣ

%Trong đó:

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

Ri, Xi : là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i

Các trị số của tổn thất điện áp phải thoả mãn các yêu cầu sau:

Đối với trường hợp dùng máy biến áp thường:

∆Umaxbt≤ 10%

∆Umaxsc≤ 20%

Đối với trường hợp dùng MBA điều áp dưới tải thì:

4- Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang và điều kiện phát nóng của dây dẫn:

Ta tiến hành kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang của dây dẫn

Icp là dòng điện cho phép lâu dài chạy qua dây dẫn

3.2 Tính toán kĩ thuật từng phương án

3.2.1 Phương án 1 :Phương án hình tia

1) Sơ đồ nối dây

2) Phân bố công suất

⇒UN-1 = 4,34.

56.57 16 25+ ×

= 84.6 kVXét tương tự với các đoạn đường dây khác ta có bảng tổng kết sau:

4) Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Đoạn đường dây N-1

Chọn tiết diện dây dẫn

Imax N-1 =

dm

U n

S

3

1 max

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

Ftc = 240mm2 ≥

70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn NĐ-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc

bình thường.

Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của dây dẫn:

Isc = 2.Ibt max = 2.66,271= 145.79 (A)

Isc < Icp = 605A ( thỏa mãn điều kiện )

Tính tương tự đối với những đoạn đường dây khác.ta có bảng kết quả sau

Kết quả điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố

5) Tính tổn thất điện áp

+ Đoạn N-1

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây

Với loại đường dây ACO- 240 ta có: ro=0,131Ω

/km, xo=0,401Ω

/kmĐiện trở và điện kháng đường dây :

R=

.21

ro.L = 3.71(Ω

) ;X =

.21

∆Uscmax% = 4.85 < 20% (thỏa mãn điều kiện)

Vậy phương án I đạt yêu cầu kĩ thuật

3.2.2 Phương án 2

1) Sơ đồ nối dây

2) Phân bố công suẩt

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn dây mạch kín N-2-3-N

Để thuận tiện ta ký hiệu chiều dài các đoạn dây như hình vẽ Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất

Dòng công suất chạy trên đoạn N-2 bằng:

Dòng công suất chạy trên đoạn 2-3 bằng:

Điểm phân công suất trong mạng điện kín N-2-3-N là điểm 2

Ta có bảng phân số công suất sau

Tính toán tương tự các phương án trước ta có bảng chọn điện áp định mức sau

4) Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

a - Đoạn đường dây N-2

Chọn tiết diện dây dẫn

Imax =

dm U

S

.3

max

U

Q P

.3

2 max

2 max +

=

18,08 12, 2553.110

= 103,98 (mm2) Chọn dây dẫn loại ACO-240 ,có tiết diện chuẩn là 240 mm2 và dòng điện cho phép Icp=605 A

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

Ftc= 240 mm2 ≥ 70 (mm2) ( thỏa mãn điều kiện)

b- Đoạn đường dây N-3

Imax = đm

U

Q P

.3

2 max

2 max +

= 114,27 (mm2)

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

Ftc = 240 mm2 ≥ 70 (mm2) ( thỏa mãn điều kiện)

c- Đoạn đường dây 2-3

= 28,82 (mm2)Tiết diện tối thiểu cho cấp điện áp 110 kV là 70 mm2 Chọn dây dẫn AC-240 để thỏa mãn điều kiện vầng quang với Icp=605 A

Kiểm tra điều kiện phát nóng

IscN-2 ==

1max

3

N dm

S U

Isc N-3 = 228,63 < Icp = 605 A (thỏa mãn điều kiện)

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 2-3 sẽ có giá trị lớn nhất khi đường dây

N-2 Khi đó công suất trên đoạn 2-3 là:

Smax(MVA)

1,Khi đứt đoạn N-3, tổn thất trên đoạn N-2:

2,Khi đứt đoạn N-2, tổn thất trên đoạn N-3:

+ Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây

2) Phân bố công suất

= 19+11.7751j (MVA)

17+12.75j 19+11.7751j36+24.5251j

Ta có bảng phân số công suất sau

Tương tự các phương án trước, ta có bảng tính toán chọn điện áp định mức sau

4) Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tương tự các phương án trước ,ta có bảng kết quả chọn tiết diện dây dẫn sau

Đường

L(km)

Smax(MVA)

Kết quả điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố

∆Uscmax% = 2,04+6,5 = 9,54 % < 20% (thỏa mãn điều kiện)

Vậy phương án III đạt yêu cầu kĩ thuật

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU4.1 Cơ sở lí thuyết

-Các phương án so sánh với nhau thông qua hàm chi phí tính toán trong 1 năm

Z = V +A.C

V : vôn đầu tư xây dựng lưới điện : V=

=:thời gian thu hồi vốn đầu tư ( = 8 năm):hệ số vận hành lưới điện: =0.04

A :Tổn thất điện năng trên lưới trong 1 năm A=

:Tổn thất công suất tác dụng lớn nhất trên đường dây thứ i

= :Thời gian tổn thất công suất lớn nhất = 8760

C : giá tổn thất 1500đ/1 KWh

4.2 Phương án 1 ( Chọn cột bê tông cốt thép)

4.2.1 Tính vốn đầu tư

Xét N-1: =1,6.558 56,57 = 50,504 (

Tương tự tính toán cho các đường dây khác ,ta có bảng số liệu sau

Tương tự phương án hình tia ta có bảng kết quả sau:

4.4 Phương án 3

4.4.1 Tính toán vốn đầu tư

Tương tự phương án hình tia ta có bảng kết quả sau:

CHƯƠNG 5: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

5.1 Chọn máy biến áp

5.1.1 Chọn số lượng

+Phụ tải loại 1 :2 máy

5.1.2 Chọn công suất máy biến áp

+Phụ tải loại I, TBA có n MBA làm việc song song: SđmB ≥ n

Smax

+ Kiểm tra điều kiện sự cố : SđmB ≥

Tính tương tự với các trạm khác nhau ta có bảng sau:

TDH-63000/110

63000/110

63000/110

63000/110

63000/110

63000/110

63000/110

TDH-Tập hợp kết quả tính toán ta có bảng sau:

Phụ tải loại 1 Sơ đồ cầu

Trạm trung gian

(5) (2)

CHƯƠNG VI: TÍNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN - CÂN BẰNG

CHÍNH XÁC CÔNG SUẤT

Khi xác định các dòng công suất và các tổn thất công suất ta lấy điện áp ở tất cả các nút trong mạng điện bằng điện áp định mức Ui = Uđm = 110 kV

6.1 Chế độ phụ tải cực đại

ro.lN-1 =

.210,131 56,57 = 3,71 (Ω

)

XN-1 =

.2

1

xo .lN-1 =

.2

10,401 56,57 = 11,34 (Ω

Z1B =n

1

.( R1B +jX1B) =2

1.(0,87+j22) =0,435+11j (Ω

- Công suất sau tổng trở đường dây =

- Công suất đầu nguồn:

Cân bằng công suất

Qua bảng kết quả ta có bảng kết quả từ hệ thống

Vậy không cần bù công suất phản kháng

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Phụ tải = 68% chế độ phụ tải cực đại ,các thông số khác không thay đổi trong sơ đồ

Tính toán tương tự chế độ phụ tải cực đại ,ta có bảng tính toán sau

Tính toán tương tự , ta có bảng thông số sau

CHƯƠNG VII : TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP7.1 ) Tính điện áp các nút

1) Chế độ cực đại ( =121kV)

Xét NĐ-1

Tổn thất điện áp trên đường dây N-1

N N U

X Q

U

X Q

R B

= = 2.549 (kV)Điện áp nút đã quy đổi về phía cao áp

1 ) Yêu cầu điều chỉnh điện áp

Phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

-Chế độ phụ tải cực đại

-Chế độ phụ tải cực tiểu

-Chế độ sự cố

2 )Các máy biến áp có điều chỉnh điện áp

a )Máy biến áp thường

3 ) Chọn đầu phân áp máy biến áp

Máy biến áp khác thường

Xét trạm biến áp 1 :Có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

Bởi vì máy biến áp không điều chỉnh dưới tải, cho nên cần chọn một đầu điều chỉnh cho cả hai chế độ phụ tải lớn nhất và nhỏ nhất.

Theo bảng trên ta chọn đầu điều chỉnh -1 với = 112,95 (kV)

Điện áp thực trên thanh góp hạ áp trong chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu là:

Độ lệch điên áp trên thanh góp hạ áp của trạm trong các chế độ là:

Vậy đầu phân áp đã chọn thỏa mãn được điều kiện

Tính toán tương tự cho các phụ tải khác , ta có bảng sau:

Từ bảng trên ta thấy các đầu điện áp đã chọn phù hợp với tất cả các trạm phụ tải

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

K = Kđ + Kt (7.1)

Trong đó:

+ Kđ : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây

+ Kt : Tổng vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp : Kt =

Với KBi là giá thành của 1 máy biến áp, n là hệ số trạm biến áp ; n = 1 với trạm có 1 máy biến, n

= 1,8 với trạm có 2 máy biến áp

Vốn đầu tư cho các trạm hạ áp được xác định theo bảng sau:

Bảng 8.1: Giá thành các máy biến áp

Công suất định mức

Hệ sốTBA

Công suất đinhmức MBA(MVA)

K = Kđ + Kt = 361,732,804,293 + 793,800,000,000 = 920,459,685,301 (VNĐ)

8.2 Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện

Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện gồm tổn thất công suất trên đường dây và tổn thất

công suất tác dụng trong các trạm biến áp ở chế độ phụ tải cực đại.Ta có

Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây là:

Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây của các máy biến áp là:

Tổn thất công suất tác dụng trong lõi thép của các máy biến áp là:

Như vậy, tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện là:

8.3 Tổn thất điện năng trong lưới điện

Tổn thất điện năng trong lưới điện được tính như sau:

(7.3)

Trong đó:

: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây

: Tổn thất công suất tác dụng trong cuộn dây các máy biến áp

: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất của các phụ tải

t: Thời gian làm việc trong năm của lưới điện, t = 8760 h

Từ công thức trên ta có bảng

Tổn thất điện năng trong mạng điện: = 11033.18 (MWh)

Tổng điện năng các hộ tiêu thụ trong năm là:

A =(MWh) (7.4)

Bảng 8.3 : Điện năng tiêu thụ của các hộ trong 1 năm

Trong đó:

avhd : hệ số vận hành đường dây (avhd = 0,04)

avht : hệ số vẫn hành các thiết bị trong các trạm biến áp (avht = 0,1)

c : giá thành 1kWh điện năng tổn thất Theo đề bài có: c = 1500đ/kW.h

Từ công thức 7.5 ta có:

= 94,758,762,172 (vnđ)

8.5 Chi phí tính toán hang năm

Chi phí tính toán hàng năm được xác định theo công thức:

Z = atc K + Y (7.6)

Trong đó, atc là hệ số định mức hiệu quả của vốn đầu tư (atc = 0,125)

Do đó chi phí tính toán bằng:

Z = 0,125.1,155,532,804,293 + 94,758,762,172 = 239,200,362,708 (vnđ)

8.6 Giá thành truyền tải điện năng

Giá thành truyền tải điện năng được xác định theo công thức:

Β = = 156,29 (đ/kWh)

8.7 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại

Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải được xác định theo biểu thức:

K0 = = = 8,957 (đ/MW)

Trong đồ án môn học này em trình bày về:

Thiết kế hệ thống điện có 1 nguồn và 6 phụ tải

Nội dung Đồ án thiết kế lưới điện khu vực bao gồm:

Chương 1: Phân tích các nguồn cung cấp điện và phụ tải , cân bằng công suất

Chương 2: Dự kiến phương án nối dây

Chương 3: Tính toán kĩ thuật các phương án

Chương 4: Tính toán kinh tế,chọn phương án tối ưu

Chương 5:Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính

Chương 6: Tính toán chính xác chế độ xác lập của lưới điện

Chương 7:Tính toán điện áp nút và điều chỉnh điện áp

Chương 8:Tính toán chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của lưới điện