do an he thong điện

bài tập lớn hệ thống điện dhcn hà nội

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Hệ số công suất cosf 0,90

1

Yêu cầu điều chỉnh điện áp Khác thường

Điện áp danh định lưới điện thứ

10 cấp(kV)

CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

VÀ PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG

2.1 Bảng số liệu phụ tải

Các hộ tiêu thụ Các số liệu

Hệ số công suất cosf 0,90

1

Yêu cầu điều chỉnh điện áp Khác thường

Điện áp danh định lưới điện thứ

10 cấp(kV)

2.2 Cân bằng công suất tác dụng

Một đặc điểm quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện

năng từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ mà không thể tích luỹ được Tính chất này thể hiện sự đồng bộ trong quá trình sản xuất điện năng Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy phát điện trong hệ thống phải phát công suất điện đúng bằng công suấttiêu thụ của các phụ tải trong hệ thống đồng thời cộng thêm các tổn thấtphát sinh trong quá trình truyền tải

Ngoài ra để đảm bào hệ thông vận hành ổn định trong các điều kiện khác nhau, hệ thống phát điện của nhà máy phải có dự trữ công suất tác dụng nhất định Mức dự trữ công suất tuỳ thuộc vào yêu cầu của

hệ thống và mức độ phát triển sau này

åPF =åPYC = måPpt +å∆P +åPtd+åPdt (1.21)

Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:

Trong đó : åPF:Tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát

åPpt:Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải

å∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy å∆P = 5%å∆Pmax

åPtd :Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện

åPdt :Tổng công suất dự trữ trong mạng điện,khi cân bằng

sơ bộ có thể lấy : å∆Pdt = 10%å∆Pmax

m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại

Một cách gần đúng ta có thể thay bằng công thức:

åPF = åPpt + 15%åPpt. (1.2.2) Theo bảng số liều vê phụ tải đã cho ở trên ta có :

åPF =åPyc = 1,15.(32+24+35+25+32+28)=202,4 (MW) Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn

được giữ ổn định

2.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống

Cân bằng công suất phản kháng có quan hệ tới điện áp.Hệ thống không cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn tới thay đổi điện áp trong hệ thống điện Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong hệ thống sẽ tăng, ngược lại nếu công suất phản kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì sẽ dẫn tới sự sut áp Vì vậy để đảm bảo chất lượng của hệ thống điện ta cần phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống

Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:

åQF = åQyc =måQpt +å∆Qb +åQL -åQc +åQtd +åQdt (1.3.1)

Trong đó:

åQF :Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra

åQyc: Tổng công suất yêu cầu của hệ thống

åQpt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại

åQL :Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện

åQc : tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,khi tính sơ bộ lấy : åQc = åQL

å∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp ,khi tính sơ bộ có thể lấy å∆Qb = 15%å∆Qmax

åQtd: tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện

åQdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống

m :hệ số đồng thời

Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu

cầu trong hệ thống bằng công thức sau đây:

åQyc = åQpt + 15%åQpt (1.3.2) Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức

211,624

316,951

412,108

515,498

613,561

Bảng 2.1:công suất phản kháng của các phụ tải

của hệ thống do vậy ta không phải bù công suất phản kháng

11,624 26,667 0,9

16,951 38,889 0,9

12,108 27,778 0,9

15,498 35,556 0,9

13,561 31,111 0,9

Bảng 2.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải

5

Đồ án môn học lưới điện

Từ sơ đồ mặt bằng nguồn điện và các phụ tải đã cho ta có thể đưa ra các phương án nối dây cho mạng lưới điện trên Sau đây là 5 phương

án và tính toán đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật của các phương án

Đồ án môn học lưới điện

Đồ án môn học lưới điện

3.2.4 Phương án IV

15

13 6

NÐ11

3.3 Phương án nối dây 1

3.3.1 Sơ đồ nối dây

kĩ thuật của mạng lưới điện

Điện áp định mức của mạng lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ tải, khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải, vị trí tương đối

giữa các phụ tải trong mạng lưới¼

Điện áp định mức có thể được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị công suất trên mỗi đoạn đường dây điện

Điện áp định mức trên của đường dây có thể được tính theo công thức

kinh nghiêm sau:

Uvhi = 4,34. li16.Pi (2.1) Trong đó :

li : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km)

Pi :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW)Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện

áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau:

Điện áp định

Đoạn đường Cống

truyền

suất Chiều dài Điện áp vận mức của cả

dây, km

mạng điện, kV

63,246 78,102 50,000 72,111 53,852 63,246

104,092 93,295 107,190 94,300 103,238 98,131

110

Bảng 3.1 Điện áp vận hành trên các đoạn đường dây và điện áp

vận

hành của cả mạng điện

Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện

áp vận hành chung cho các phương án tiếp theo

3.3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây của phương án đã chọn

Các mạng điện 110 kV chủ yếu được thực hiện bằng các đường dây

trên không, các dây dẫn chủ yếu được dùng là dây nhôm lõi thép ( dây AC) Đối với các mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn được chọn theo

mật độ dòng kinh tế của dòng điện:

tính bằng công thức :

Uđm : điện áp định mức của mạng điện ,

các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F  70 mm2

Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương

2 3.110

Fkt = 931,3109 84,826mm2 ,

Ta chọn theo tiết diện tiêu chuẩn gần nhất : AC-95

Isc = 2.Imax = 2.93,309 = 186,618 A < Icp = 330 A (thỏa mãn điều kiện phát nóng)

Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại ta được bảng số liệu sau:

U ibt

 P i r i l i Q i x i l i .100(%) (2.4)

nU 2dm .Trong đó

∆Uibt : tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i,%

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

ri, xi : điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ i

Trong chế độ sự cố , đối với mạng điện đường dây 2 mạch tổn

thất điện áp trong chế độ sự cố (đứt một đoạn đường dây ) được tính

4,165 8,331

3,889 7,778

6,131 6,131

3,829 7,659

3,935 7,871

Bảng 3.3 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng

3.4 Phương án nối dây 2

3.4.1 Sơ đồ nối dây

Hình 3.7 Sơ đố nối dây phương án II

3.4.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

3.4.3 Tính tổn thất điện áp của các đoạn đường dây trong mạng

3,926 7,852

3,889 7,778

3,065 3,065

3,829 7,659

4,926 9,851

Bảng 3.5.Tổn thất điện áp trên các đường dây

Từ các kết quả ở bảng trên ta nhận thấy, tổn thất điện áp lúc làm

việc

bình thường và khi sự cố có giá trị lớn nhất là:

DUmax bt% = D UN -bt% + D U1-2bt% = 4,497% + 3,926% = 8,423 %

Trong chế độ sự cố không xét sự cố xếp chồng mà chỉ xét sự cố đơn

giản (đứt một dây) nên:

DUmax sc% = D UN -2 sc% + D U2-1bt% = 8,995%+7,852% = 16,847 %

3.5 Phương án nối dây 3

3.5.1 Sơ đồ nối dây

Hình 3.8.Sơ đồ nối dây phương án III

3.5.2 Chọn cấp điện áp vận hành cho mạng lưới

điện

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

N-2

24 78,102

N-3

60 50,000

3 -4

25 41,231

N-5

32 53,852

N-6

28 63,246

Uvh (kV) 104,09 93,30 137,93 91,16 103,24 98,13

Bảng 3.6.Điện áp tính toán trên các đường dây

Vậy chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110

kV

3.5.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tương tự như đối với phương án 1, ta có tiết diện của các

đoạn

dây dẫn được cho trong bảng 2.8:

Đường Pmax Qmax Fkt 2 Ftc

Bảng 3.7 Thông số các đường dây trong mạng điện

Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện tiêu chuẩn đã

chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

3.5.4 Tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và trong chế độ sự cố

Tính toán tương tự như đối với phương án 1 ta có bảng số liệu sau

5,214 10,427

4,563 9,126

1,753 1,753

3,829 7,659

3,935 7,871

Bảng 3.8 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây của mạng

điện

Từ bảng số liệu trên ta có tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây đoạn

đường dây N-4-3:

∆Ubt = 4,563+1,753= 6,316 %

∆Usc =9,126+1,753 =10,879 %

Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là:

3.6 Phương án nối dây 4

3.6.1 Sơ đồ nối dây

Hình 3.9.Sơ đồ nối dây phương án IV

3.6.2 Chọn cấp điện áp vận hành cho mạng lưới

điện

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

1 -2

56 41,231

N-3

60 50,000

3 -4

25 41,231

N-5

32 53,852

N-6

28 63,246

Uvh (kV) 104,09 132,87 137,93 91,16 103,24

98,13

Bảng 3.9.Điện áp tính toán trên các đường dây

Vậy chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110

kV

3.6.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tương tự như đối với phương án 1, ta có tiết diện của

các

đoạn dây dẫn được cho trong bảng 2.8:

Bảng 3.10 Thông số các đường dây trong mạng điện

Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện tiêu chuẩn

đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng

3.6.4 Tính tổn thất điện áp trong chế độ vận hành bình thường và trong chế độ sự cố

Tính toán tương tự như đối với phương án 1 ta có bảng số liệu sau

7,852

5

Bảng 3.11 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây của mạng

Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là

3.7.Phương án nối dây 5

3.7.1.Sơ đồ nối dây

Hình 3.10.Sơ đồ nối dây phương án V

3.7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng

Do trong sơ đồ nối dây có mạch vòng nên ta phải tính dòng công suất chạy trong các đường dây trong mạch vòng N-5-6-N Giả thiết mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện.Gọi khoảng cách N-5 là l1, khoảng cách 5-6 là l2, khoảng cách N-6 là l3.(l1 = 53,852 km , l2 = 41,231 km, l3 = 63,246 km)

Dòng công suất chạy trên đoạn N-5 là:

Kiểm tra sự cố : dòng điện chạy trên đoạn 5-6 lớn nhất khi có sự cố

đứt

N-6: I sc  35,556 10 3  186,62A

3.110 Khi đó, Isc(N-5) = 66,667 10 3  349,91A

3.110 Khi sự cố đứt N-5 dòng điện chạy trên đoạn N-6 có giá trị :

Bảng 3.12.Thông số đường dây phương án V

Các tiết diện dây dẫn được chọn đều thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự

cố

 Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét

Bởi trong mạch vòng đã xét chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 6

Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế độ vận

- Tổn thất điện áp trên đoạn N-6 là:

U N 6sc % 60.0,33.63, 246 29,059.0, 429.63, 246 100% 16,865%

110 2

- Tổn thất điện áp trên đoạn 5-6 là:

U56sc % 32.0, 46.41, 23115, 2 498.0, 44.41, 231.100% 7,340%

110

Khi ngừng đoạn đường dây N-6

- Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-5 là

N-2 5,214 10,427

N-3 3,889 7,778

N-4 6,131 6,131

N-5 5,291 9,829

5 -6 0,069 7,340

N-6 7,786 16,865

Từ các kết quả ở bảng trên ta nhận thấy, tổn thất điện áp lúc làm

việc

bình thường và khi sự cố có giá trị lớn nhất là:

D Umax bt% = D UN -2 bt% = 7,786 % Trong chế độ sự cố không xét sự cố xếp chồng mà chỉ xét sự cố đơn

giản (đứt một dây) nên:

D Umax sc% =24,205 %

Đó là trường hợp ngừng N-2 trong mạch vòng

KẾT

LUẬN

Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng

điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp

Ta có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong chế

độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%

8,423 16,847

6,316 10,879

8,423 16,847

7,786 24,205

Như vậy sau khi tính toán so sánh các chỉ tiêu kĩ thuật ta thấy phương

án

1,2,3,4 đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.Do đó để so sánh kinh tế ,kĩ thuật ta chọn các phương án 1,2,3,4

Z:hàm chi phí tính toán hàng năm

atc:hệ số hiệu quả của vốn đầu tư atc=0,125

avh:hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện

avh=0,04 (Dùng cột bêtông cốt thép)

∆A:Tổng tổn thất điện năng hàng năm

C : giá 1kWh điện năng tổn thất :c=500 đ/kW.h)

K : tổng các vốn đầu tư về đường dây -Tính K

Đối với các đường dây trên không 2 mạch đặt trên cùng một cột,tổng vốnđầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau:

K= å1,6.k0i.li

Trong đó :

k0i : giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km

li : chiều dài đoạn đường dây thứ i ,km Với đường dây 1 mạch :K= k0i.li

-Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức

:

∆A = å∆Pimax t Trong đó :

t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h

∆Pimax :tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ i khi công

Udm: điện áp định mức của mạng điện

- Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể được tính theo công thức:

t= (0,124+ Tmax 10-4)2 8760 Trong đó :

Tmax là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm

Tính K cho mỗi đoạn đường dây

Đoạn đường dây N-1(AC-95)

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

63,246 78,102 50,000 72,111 53,852 63,246

R, Ω

10,436 12,887 8,250 15,143 8,886 10,436

P, MW

15,498 11,624 16,951 12,108 15,498 13,561

DP,

MW

1,090 0,757 1,031 0,966 0,928 0,835

R, Ω 10,436 4,329 8,250 15,143 8,886 14,546

P, MW

DP, MW 1,090 1,385 1,031 0,966 0,928 1,164

Đồ án môn học lưới điện

Như vậy sau khi đưa ra các phưong án thoả mãn về mặt kỹ

thuật ,chúng ta đã tiến hành so sánh về mặt kinh tế các phương án và lựa chọn phương án 1 là phương án tối ưu Từ chương sau trở đi ta chỉ

Đồ án môn học lưới điện

trong mỗi trạm.Phụ tải loại III dùng 1 máy biến áp

Khi chọn công suất của máy biến áp cần phải xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong thời gian phụ tải cực đại.Công suất của mỗi máy biến áp làm việc trong trạm có n máy biến áp được xác định theo công

thức :

Sdm  Smax

k(n1)

Trong đó: Smax :phụ tải cực đại của trạm

k: hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố ,k=1,4

n : số máy biến áp trong trạm Đối với trạm có hai máy biến áp ,công suất của mỗi máy biến áp bằng

sau:

27

Đồ án môn học lưới điện

(MVA) 25,397 19,048 27,778 24,444 25,397 22,222

Loại máy biến áp

TPDH-32000/110 TPDH-25000/110 TPDH-32000/110 TPDH-25000/110 TPDH-32000/110 TPDH-25000/110

Bảng thông số máy biến áp:

Các số liệu kỹ thuật Các số liệu tính toán Máy biến áp U

0

Q Cao hạ (%) kW kW (%) (W) (W) (kVAr) TPDH-

115 11 10,5 120 29 0,8 2,54 55,9 200 25000/110

TPDH-

115 11 10,5 145 35 0,75 1,87 43,5 240 32000/110

5.2 Sơ đồ nối dây chi tiết

Đồ án môn học lưới điện

5.2.2 Tr ạ m trung gian

Để đảm bảo tin cậy ta cũng sử dụng sơ đồ 2 hệ thống thanh

góp:

5.2.3 Trạm cuối

Ở trạm cuối có các trường hợp xảy ra như sau:

 Nếu đường dây dài (l ³ 70 km) và trên đường dây hay xảy ra sự cố Khi đó các máy cắt đặt ở cuối đường dây (sơ đồ cầu

trong):

- Nếu đường dây ngắn (l < 70 km) và ít xảy ra sự cố thì máy cắt đặt

29

Đồ án môn học lưới điện

công suất của trạm (phụ tải cực đại, phụ tải cực tiểu của trạm) Khi

đó ta

sử dụng sơ đồ cầu ngoài :

Sơ đồ cầu ngoài Sơ đồ cầu trong

CHƯƠNG

VI

TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC

CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN

Để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện thiết

S :công suất của phụ tải

Sdm:công suất định mức của máy biến áp

m:số máy biến áp vận hành trong trạm

Tổn thất điện áp trong máy biến áp: