Đồ án môn mạng lưới điện

Đồ án chuyên ngành 1 (mạng lưới điện) CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG 1.1. Phân tích nguồn điện và phụ tải 1.1.1. Nguồn điện cung cấp Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên chọn nút nguồn là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Điện áp trên thanh góp cao áp của nguồn khi phụ tải cực đại là 1,1Uđm, khi phụ tải cực tiểu là 1,05Uđm và khi sự cố là 1,1Uđm điện áp định mức. 1.1.2. Phụ tải điện Hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải trong đó có 5 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III đều có hệ số cosφpt=0,9 . Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax= 5000 h và có hệ số đồng thời m = 1 các phụ tải sẽ cùng đồ thị phụ tải và đạt cực đại cùng thời điểm. Tất cả các phụ tải đều yêu cầu điều chỉnh điện áp KT. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp các trạm hạ áp bằng 22kV. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. Từ số liệu các phụ tải sau khi tính toán giá trị công suất các phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu ta lập bảng: Bảng 1 1: Bảng thông số các phụ tải trong hệ thống điện thiết kế .........

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp Công Nghiệp Hoá và Hiện Đại Hoá đất nước, điện năng đóngvai trò chủ đạo và quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nó được sử dụng rộng rãitrong tất cả các lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân vì điện năng là nguồn nănglượng có thể dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác Chính vì vậy trướckhi xây dựng một hệ thống một khu công nghiệp hoặc một khu dân cư… người ta phảixây dựng hệ thống cung cấp điện, nhu cầu về điện không ngừng tăng trong giai đoạntrước mắt và còn phải dự trù cho phát triển trong tương lai gần

Đồ án môn học Mạng Lưới Điện là một bước thực nghiệm quan trọng cho sinhviên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng dụng thực tế Đây làmột đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong tương lai có thể vận dụng nhằmđưa ra được những phương án tối ưu nhất

Nội dung đề án gồm những phần sau:

Chương I : Cân bằng công suất trong hệ thống điệnChương II : Tính toán kinh tế - kỹ thuật và lựa chọn phương án thiết kếlưới điện tối ưu

Chương III : Lựa chon máy biến áp, sơ đồ nối điện chính,tính toán cácchế độ xác lập và điều chỉnh đầu phân áp

Chương IV : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến qúy thầy cô của trường Đại học

sư phạm kỹ thuật Hưng Yên,đặc biệt là các thầy cô của khoa Điện – Điện tử đã hướngdẫn và giảng dạy tận tình để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em hoànchỉnh đồ án này

Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: TS Phạm Xuân Hiển là người trực tiếp hướng dẫn

em thực hiện đồ án

Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợpnhững kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt đượckết quả tốt nhất Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án rộng lớnnên những thiếu sót là không thể tránh khỏi Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp thêmnhững ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn

Lạng Sơn, ngày 20 tháng 6 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Khằn

Trang 3

MỤC LỤC

Trang 4

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang 5

DANH MỤC BẢNG

Trang 6

CH ƯƠ NG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG 1.1 Phân tích nguồn điện và phụ tải

1.1.1 Nguồn điện cung cấp

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên chọn nút nguồn là nút cân bằngcông suất và nút cơ sở về điện áp Điện áp trên thanh góp cao áp của nguồn khi phụ tảicực đại là 1,1Uđm, khi phụ tải cực tiểu là 1,05Uđm và khi sự cố là 1,1Uđm điện áp địnhmức

1.1.2 Phụ tải điện

Hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải trong đó có 5 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại

III đều có hệ số cosφpt=0,9

⇒ ϕ =tg pt 0,48

Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax=

5000 h và có hệ số đồng thời m = 1 các phụ tải sẽ cùng đồ thị phụ tải và đạt cực đạicùng thời điểm Tất cả các phụ tải đều yêu cầu điều chỉnh điện áp KT Điện áp địnhmức của mạng điện thứ cấp các trạm hạ áp bằng 22kV Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụtải cực đại

Từ số liệu các phụ tải sau khi tính toán giá trị công suất các phụ tải ở chế độ cực đại

và cực tiểu ta lập bảng:

Bảng 1-1: Bảng thông số các phụ tải trong hệ thống điện thiết kế

Hộ tiêu thụ Smax = Pmax +jQmax Smax,MVA LN-I (km) cosφpti

Lựa chọn kỹ thuật cơ bản:

*Chọn cột bê tông cốt thép nếu đường dây 2 mạch sẽ được đặt trên cùng một cột

* Sử dụng đường dây trên không dây dẫn trần (ĐDK dây dẫn trần)

* Vật liệu làm dây nhôm lõi thép (AC)

* MBA sản xuất tại Việt Nam (Không cần hiệu chỉnh công suất theo nhiệt độ)

1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, nguồn của hệ thống cầnphải cung cấp công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất trongcác mạng điện nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất cung cấp

và công suất tiêu thụ Dựa vào điều kiện cân bằng công suất ta kiểm tra khả năng cungcấp điện năng của nguồn trước yêu cầu của phụ tải và sơ bộ định ra các phương ánvận hành cho từng nhà máy điện trong hệ thống ở các trạng thái vận hành phụ tải cựcđại, phụ tải cực tiểu và sau sự cố

Trang 7

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng

~

PF

Ppt

Sự cân bằng công suất tác dụng phản ánh tần số của lưới điện

PF :Công suất nguồn phát

Ppt : Công suất phụ tải

ΣPF: Tổng công suất tác dụng của nguồn

ΣPyc: Tổng công suất tác dụng của các hộ tiêu thụ

m: Hệ số đồng thời m=1

ΣPptmaxi: Tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ thứ i

Σ∆Pmd:Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp

ΣPtd: Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện

ΣPdt: Tổng công suất dự trữ trong hệ thống

Song theoyêu cầu của đồ án ta có nguồn điện

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng phản ánh điện áp trong hệ thống điện Nếucông suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện pá trongmạng sẽ tăng ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm

Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp của các hộ tiêu thụ trong mạng

Trang 8

điện và trong hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng Biểu thứccân bằng công suất phản kháng:

∆QL

: Tổn thất công suất phản kháng trên điện cảm của đường dây

QC: Công suất phản kháng sinh ra bởi điện dung của đường dây

Sơ bộ coi:

∆QL

= QC

Qtd : Công suất phản kháng tự dung của các nhà máy điện trong hệ thống

Qdt : Công suất phản kháng dự trữ của hệ thống

*Xét từ thanh góp cao áp của nguồn công suất vô cùng lớn, ta coi Qtd = 0; Qdt = 0Công suất phản kháng tiêu thụ yêu cầu theo(1.II.2-1)

Trang 9

= 0,9 Còn thừa lại ta bù cho các hộ ở gần.

CH ƯƠ NG 2: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN TỐI ƯU

2.1 Đặt vấn đề và dự kiến các phương án cung cấp điện

2.1.1 Đặt vấn đề

Đây là bài toán tối ưu có ràng buộc từ vị trí nguồn và phụ tải, dữ liệu nguồn vàphụ tải yêu cầu lập ra được phương án cung cấp điện sao cho thỏa mãn các yêu cầu kỹthuật và có chỉ tiêu kinh tế tốt nhất

Đầu tiên ta sẽ vạch ra một số phương án, tính toán kỹ thuật các phương án Sau

đó so sánh kinh tế các phương án đạt tiêu chuẩn kỹ thuật Phương án hợp lý nhất làphương án có chỉ tiêu kinh tế tốt nhất

2.1.2 Lựa chọn các phương án

Cơ sở vạch phương án:

+ Vị trí nguồn và phụ tải: Mặt bằng, khoảng cách giữa nguồn và phụ tải + Độ tin cậy cung cấp điện

Phụ tải điện loại I sử dụng đường dây 2 mạch

Phụ tải điện loại III sử dụng đường dây 1 mạch

+ Công suất phụ tải

Theo dữ liệu đề tài dự kiến chọn 5 phương án cung cấp điện như sau:

Trang 10

2 1

4

5 6

4

5 6

3

HT

2 1

4

5 6

3

HT

2 1

4

5 6

3

HT

2 1

4

5 6

3

Hình 2-1: Các phương án cấp điện cho phụ tải

2.2 Tính toán kỹ thuật các phương án

2.2.1 Trình tự tính toán theo sơ đồ sau

Trang 11

Hình 2-2: Sơ đồ trình tự tính toán

2.2.1.1 Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng

-Phân bố công suất

+Bỏ qua tổn thất công suất khi phân bố công suất

+Phân bố công suất trong mạng điện kín (mạch vòng) thực hiện theo chiều dàiđường dây

-Chọn điện áp định mức của mạng

Lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện là một việc rất quan trọng lúcthiết kế hệ thống điện bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính kinh tế và kỹ thuật củamạng điện Giá trị điện áp định mức lựa chọn có ảnh hưởng tới khả năng tải của các

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

+Toàn mạng sử dụng cùng một điện áp định mức

+Điện áp định mức phụ thuộc vào

* Khoảng cách truyền tải

* Điện áp định mức đã có trong mạng điện

* Công suất truyền tải

Dựa vào công thức kinh nghiệm (Still) sau để xác định trị số điện áp định mức củamạng điện:

Trang 12

P: Là công suất tải (kW)

n : Số mạch đường dây

Khi điện áp tính được rơi vào trong khoảng (40 ÷ 170) kV thì ta chọn điện áp địnhmức là 110 kV

2.2.1.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

- Để chọn tiết diện dây dẫn có các phương pháp sau:

+Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế (ĐDK lưới cao áp)

+Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng(Lưới hạ áp trong nhà và khu côngnghiệp)

+Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép của điện áp (Lưới trung và hạ áp)

* Việc sử dụng phương pháp nào còn phụ thuộc vào trị số điện áp định mức của mạngđiện vì vậy trong quá trình tính toán cho các phương án khi tìm được trị số điện ápđịnh mức của mạng điện ta sẽ chọn phương pháp để tìm tiết diện dây dẫn

* Sau khi chọn kiểm tra lại bằng các điều kiện kỹ thuật

+Điều kiện phát nóng lâu dài

+Điều kiện vầng quang điện

+Điều kiện độ bền cơ

2.2.1.3 Xác định tổn thất công suất cực đại

Tính tổn thất điện áp max của mạng điện là tổn thất điện áp tính từ nguồn điện tớiđiểm có điện áp thấp nhất trong mạch

Pi, Qi: Công suất tác dụng và phản kháng cực đại trên nhánh thứ i

Ri, Xi: Gía trị điện trở và điện kháng trên nhánh thứ i

Uđm: Điện áp định mức của mạng điện

-Chế độ làm việc sự cố

+Ngừng 1 mạch trên đường dây 2 mạch

∆Uscmax% 2 U= ∆ btmax%

(2-4)+Ngừng đường dây 1 mạch ở mạch vòng

Các phương án phải thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cựcđại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện 1 cấp điện áp không vượt quá

* Lúc chế độ vận làm việc bình thường:

∆Ubtmax% 10 15%= ÷

Trang 13

5 6

3

HT

Hình 2-3: Sơ đồ đi dây phương án 1

-Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng

+Phân bố công suất

Theo sơ đồ đi dây, phân bố công suất ở phương án 1 như sau

Theo số liệu và công thức (2-1) ta có bảng

Bảng 2-2: Tính toán điện áp định mức cho phương án 1

Đường dây Công suất

(Pmax, MW ) LN-I (km) Utt (kV ) Uđm

Trang 14

Vậy điện áp định mức của mạng là Uđm = 110 kV

-Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Với việc sử dụng đườngdây trên không dùng dây AC, cột bê tông cốt thép điện

áp định mức của mạng 110 kV ta sẽ có

* Khoảng cách trung bình hình học của các pha Dtb= 5m

* Sử dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế để lựa chọn tiết diện dây dẫn Phương pháp mật độ dòng điện kinh tế

Dòng điện chạy trên các đoạn đường dây tính theo công thức

lvmaxi i

Fi: Tiết diện dây dẫn (mm2 )

Ilvmaxi: Dòng nhánh cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện (kA)

n: Số mạch đường dây trên nhánh

Slv max i: Công suất truyền tải cực đại trên lộ đường dây đang xét

Jkt: Mật độ kinh tế dòng điện tra Dây AC,Tmax =5000 h tra được⇒

Jkt =1,1(A/mm2) Đề bài đã cho

Từ tiết diện dây dẫn tính được chọn dây dẫn có tiết diện tiêu chuẩn gần nhất Từ tiếtdiện tiêu chuẩn theo phụ lục 6 T262 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện (NguyễnVăn Đạm) ta có thông số các đường dây Sau khi chọn xong tiến hành kiểm tra theocác điều kiện kỹ thuật sau:

+Điều kiện phát nóng lâu dài khi sự cố Isc

≤

Icp

Tiết diện dây thỏa mãn điều kiện vầng quang điện thì sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền

cơ Tiết diện dây tối thiểu để thỏa mãn điều kiện vầng quang điện

Trang 15

Bảng 2-3: Kết quả tính toán chọn đường dây

Lộ LN-I

(km)

Pmax MW

Qmax (MVAr) Smax,MVA Imaxi

x0 ( Ω/km )

b 0 10 -6

(S/km)

R i ( Ω

) Công thức (2-3)

X i ( Ω

) Công thức (2-3)

B i 10 -6 (S)

6 0

Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

+Điều kiện phát nóng khi sự cố

*Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ N-3;N-4 đường dây 1 mạch không cần

kiểm tra

Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = 2.Imax

Bảng 2-5: Kiểm tra điều kiện phát nóng Isc≤

Trang 16

Điện áp 110 kV: Fmin = 70 mm2các đường dây đã chọn đều có F≥

70 mm2

⇒

Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện

Các đường dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang điện⇒

sẽ thỏa mãn điềukiện độ bền cơ

(Ω)

Uibt%

Công thức(2-2)

Uisc%

Công thức(2-4)

⇒Thỏa mãn y/c về điều kiện tổn thất điện áp

Kết luận: Phương án 1 thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

2.2.2.2 Phương án 2

3

HT

2 1

4

5 6

Tính toán hoàn toàn tương tự như phương án 1, ta có các bảng kết quả cho từngnội dung tính như sau:

Trang 17

+Phân bố công suất:

Bảng 2-7: Tính toán điện áp định mức phương án 2

Đường dây Công suất

(P max , MW)

Chiều dài đường dây (L , km)

Điện áp tính toán công thức (2-1)-kV

Điện áp định mức của mạng kV

+Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

Điện áp định mức của mạng 110 kV tính toán tương tự như phương án 1 ta cócác kết quả tính toán trong bảng

Trang 18

*Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ N-3, N-4 đường dây 1 mạch không cầnkiểm tra

Bảng 2-10: Kiểm tra điều kiện phát nóng Isc ≤

Icp

đường dây

Trang 19

70 mm2

⇒

Pmaxi (MW)

Qmaxi (MVAr)

R ( Ω

)

X ( Ω

)

ΔUibt%

Công thức (2-2)

ΔUisc%

Công thức (2-4)

⇒ Thỏa mãn yêu cầu về điều kiện tổn thất điện áp.Kết luận:Phương án 2 thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

Trang 20

2.2.2.3 Phương án 3

3

HT

2 1

4

5 6

Tính toán hoàn toàn tương tự như phương án 1,2 ta có các bảng kết quả cho từngnội dung tính như sau:

(P max , MW)

Trang 21

Công thức

6 0

Trang 22

9Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

*Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ N-3, N-4 đường dây 1 mạch không cầnkiểm tra

Icp

đường dây

70 mm2

⇒

Pmaxi (MW)

Qmaxi (MVAr)

R ( Ω

)

X ( Ω

)



Uibt%

Công thức (2-2)

Uisc%

Công thức (2-4)

Trang 23

5 6

3

HT

Tính toán hoàn toàn tương tự như phương án 1,2,3 ta có các bảng kết quả chotừng nội dung tính như sau:

Trang 24

5 4 4 axm 4max 4 axm 30 14.53 (MVA)

S• − =S• =P + jQ = + j

+Chọn điện áp định mức của mạng:

(P max , MW)

Công thức

6 0

Trang 25

*Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, lộ N-3; 5-4 đường dây 1 mạch không cầnkiểm tra.

Icp

đường dây

N-5 AC - 185 2 198.282 396.564 510 Isc<Icp

70 mm2

⇒

Pmaxi (MW)

Qmaxi (MVAr)

R ( Ω

)

X ( Ω

)



Uibt%

Công thức (2-2)

Uisc%

Công thức (2-4)

Trang 26

5 6

Hình 2-7: Sơ đồ đi dây phương án

Tính toán hoàn toàn tương tự như phương án 1, 2, 3 và 4 ta có các bảng kết quảcho từng nội dung tính như sau:

Phân bố công suất trong mạch vòng(N-2-1):

Trang 27

Lộ

Công suất (Pmax , MW)

Chiều dài đường dây (L , km)

Điện áp tính toán công thức (2- 1)-kV

Điện áp định mức của mạng kV

-Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Trang 28

Công thức

6 0

*Ngừng 1 mạch của đường dây 2 mạch, các lộ đường dây 1 mạch không cần kiểm tra

Khi đó: Dòng điện sự cố Isc = Imax.2

Icp

đường dây

*Riêng mạch vòng (N-2-1) kiểm tra như sau:

Khi đứt dây đoạn N-2:

Trang 29

70 mm2

⇒

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	1,02 MB