Thiết kế lưới điện khu vực

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNGVÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN Mục đích của chương này là em khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay không.. DỰ K

Trang 1

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phùng Văn Thái Cán bộ phản biện : ThS Phạm Hoàng Nam Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thế Linh

Vinh, tháng 05 năm 2018

Trang 2

VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phùng Văn Thái Cán bộ phản biện : ThS Phạm Hoàng Nam Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thế Linh

Vinh, tháng 05 năm 2018

Trang 3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Linh Mã số sinh viên: 135D5103010099 Ngành: Công nghệ kĩ thuật Điện – Điện tử Khoá: 54

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phùng Văn Thái

1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp :

“Thiết kế lưới điện khu vực‘‘

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn :

Nghệ An.Ngày tháng năm 2018

Giảng viên hướng dẫn

( Ký, ghi rõ họ và tên )

Trang 4

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Linh Mã số sinh viên: 135D5103010099 Ngành: Công nghệ kĩ thuật Điện – Điện tử Khoá: 54

Cán bộ phản biện : ThS Phạm Hoàng Nam

2 Nội dung thiết kế tốt nghiệp :

“Thiết kế lưới điện khu vực‘‘

Nhận xét của cán bộ phản biện :

Nghệ An.Ngày tháng năm 2018

Cán bộ phản biện

( Ký, ghi rõ họ và tên )

Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hoá của nước ta trong giai đoạn hiện nay yêu cầu tăng không ngừng sản lượng điện Để thực hiện được điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn Do nền kinh

tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc sản xuất điện nặng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo

hợp lí về kĩ thuật cũng như về kinh tế

Điều này đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư ngành hệ thống điện Một trong những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện Thiết kế là một lĩnh vực quan trọng và khó khăn trong công việc của người kỹ sư nói chung, đặc biệt đối với các kỹ sư hệ thống điện Thiết kế các mạng và hệ thống điện đòi hỏi phải biết vận dụng tốt những kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm để giải quyết vấn đề có tính

chất tổng hợp, phức tạp thường gặp trong thực tế

Thiết kế mạng điện và hệ thống điện có quan hệ chặt chẽ với các bài toán kĩ thuật và kinh tế Vì vậy, Đồ án môn học Lưới điện giúp sinh viên áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế một mạng điện khu vực hoàn chỉnh, từ đó giúp sinh viên hiểu sâu sắc những kiến thức lý thuyết đã học Đây là bước tập dượt quan trọng để sinh viên biết cách thực hiện công việc thiết kế sao cho đảm bảo nhu cầu phụ tải, khắc phục kịp thời

sự cố và cũng để giảm thiểu tốn kém cho nhà nước Đồng thời là bước đầu tập dượt để

có kinh nghiệm trong đồ án tốt nghiệp sau này

Trong quá trình làm đồ án, em chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn hệ

thống điện, đặc biệt là thầy giáo “ Th.S.Phùng Văn Thái ’’đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án này

Sinh viên

Nguyễn Thế Linh

Trang 6

12345678910111213141516

Số liệu nguồn: Nguồn là thanh góp hệ thống 110kV có công suất vô cùng lớn, hệ số

cos𝜑 = 0,85 (m i ô vuông diện tích 10 10km

Trang 8

Mục Lục

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNGVÀ CÔNG SUẤT PHẢN

KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 9

1.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 9

1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 9

CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 11

2.1 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 11

2.2 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CỦA MẠNG ĐIỆN 14

CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ – KỸ THUẬT CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP - CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY HỢP LÝ CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP – VẼ SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN 15

3.1 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 15

3.2 TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ 46

3.2.1 Phương án 1 47

3.2.2 Phương án 2 48

3.2.3 Phương án 3 50

3.2.4 Phương án 5 51

3.3 KẾT LUẬN 52

3.4 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 53

3.5 CHỌN CÁC SƠ ĐỒ TRẠM VÀ VẼ SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN 56

CHƯƠNG IV: TÍNH CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN 60

4.1 CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI 60

4.1.1 Đoạn NĐ-1 60

4.1.2 Đoạn NĐ-3 64

4.1.3 Đoạn NĐ-3-2 62

4.1.4 Đoạn NĐ-5 67

4.1.5 Đoạn NĐ-5-4 66

4.1.6 Đoạn NĐ-6 69

Trang 9

4.1.8 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 71

4.2 CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU 72

4.2.1 Đoạn NĐ-1 73

4.2.2 Đoạn NĐ-3 77

4.2.3 Đoạn NĐ-3-2 75

4.2.4 Đoạn NĐ-5 80

4.2.5 Đoạn NĐ-5-4 80

4.2.6 Đoạn NĐ-6 82

4.3 CHẾ ĐỘ SAU SỰ CỐ 84

4.3.1 Đoạn NĐ-1 85

4.3.2 Đoạn NĐ-3 88

4.3.3 Đoạn NĐ-3-2 87

4.3.4 Đoạn NĐ-5 90

4.3.5 Đoạn NĐ-5-4 90

4.3.6 Đoạn NĐ-6 94

CHƯƠNG V: CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG CÁC TRẠM BIẾN ÁP 97

5.1 CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI 98

5.2 CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU 101

5.3 CHẾ ĐỘ SAU SỰ CỐ 103

CHƯƠNG VI: TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ – KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 107

6.1 VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 107

6.2 TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 108

6.3 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 108

6.4 TÍNH CHI PHÍ VÀ GIÁ THÀNH 109

6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 109

6.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 109

6.4.3 Giá thành chuyên tải điện năng 109

Trang 10

6.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 110

KẾT LUẬN CHUNG 112

Trang 11

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNGVÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN

Mục đích của chương này là em khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống

có cân bằng hay không Và tính toán để biết được mạng điện có cần bù công suất phản kháng không

1.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Nguồn cung cấp đủ công suất:

Py/c  PF  m Ppt maxPmdPdt  Ptd

Trong đó:

PF _ Là tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của các nhà máy điện trong hệ thống

Ppt _ Là tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ

Pmđ _ Là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và MBA

Ptd _ Là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện

 Py/c  PF (1 5%)Ppt max(10,05) 180  189MVA

1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Phương trình cân bằng công suất phản kháng: QF  Qy/c

-> QF  P tgF F

mà ta có : cos F 0,85  tg F 0,62

 QF 189.0,62  117,18MVAr

-> Qy/c  m.Qpt max  QMBA  QDZ  QC  Qdt  Qtd

Do có các điện dung ký sinh nên: QDZ  QC

Trang 12

Do nguồn công suất là vô cùng lớn nên ta lấy

Trang 13

CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 2.1 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Do các phụ tải 1, 2, 3, 5, 6 thuộc hộ loại I nên không được phép mất điện do đó các phụ tải phải được cung cấp điện bằng mạng đường dây 2 mạch hoặc mạng kín, phụ tải

4 là phụ tải loại III nên chỉ cần cung cấp điện bằng đường dây mạch đơn Dựa vào vị trí tương h giữa các phụ tải với nhau và giữa các phụ tải với nguồn cung cấp, ta dự kiến

5 phương án nối dây như sau

Hình 2.1: Phương án 1

* Ưu điểm

- Phương án này luôn đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải

- Dễ dàng sửa chữa khi sự cố, vận hành linh hoạt

- Tổn thất điện áp, điện năng nhỏ

* Nhược điểm

- Số lượng đường dây nối các phụ tải lớn dẫn đến vốn đầu tư lớn

Trang 14

4 5

- Tổn thất điện áp, điện năng lớn

- Khi sự cố đoạn đầu đường dây liên thông thì 2 phụ tải mất điện

4 5 6

Trang 15

* Ưu điểm

- Phương án giảm được vốn đầu tư cho đường dây

* Nhược điểm

- Khi sự cố đoạn đầu đường dây liên thông thì 2 phụ tải mất điện

Trang 16

4 5 6

* Ưu điểm

- Phương án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải

* Nhược điểm

2.2 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC CỦA MẠNG ĐIỆN

- Để cho đơn giản khi tính, cho phép nối các đường dây hình tia từ nguồn cung cấp đến các phụ tải như hình vẽ:

60,827 km

64,031 km

40 km

76,137 km

58,309 km

Hình 2.6: Hình phân bố phụ tải

Trang 17

- Xác định chiều dài các đoạn đường dây Li (km theo định lý Pitago; công suất truyền tải trên các đoạn Pi (MW đã cho sẵn

- Điện áp của m i đoạn đường dây được ác định theo công thức:

Lấy khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là Dtb = 5m

Do điện áp của mạng là 110kV nên tiết diện tối thiểu của dây dẫn là Fmin = 70mm2, dây nhôm lõi thép

Chọn dây theo Jkt và kiểm tra điều kiện phát nóng và tổn thất vầng quang:

Ilvmax, Icb ≤ Icp

∆Ubt, ∆Usc ≤ ∆Ucp Đối với máy biến áp thường:

∆Ucp ≤ 10%: Trường hợp phụ tải cực đại

∆Ucp ≤ 20%: Trường hợp sau sự cố

Trang 18

Đối với máy biến áp điều áp dưới tải:

∆Ucp ≤ 15%: Trường hợp phụ tải cực đại

∆Ucp ≤ 25%: Trường hợp sau sự cố Sau đây ta sẽ tính cụ thể từng phương án

Ta có công suất của các phụ tải : S  P  jQ  P  jP tg

Trong đó: Cosφ=0,92 => tgφ=0,425

1

2 3

4 5

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4800h tra bảng B.44 trong giáo trình

“Mạng và hệ thống điện” ta được Jkt = 1,1A/mm2

a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1

* Chọn tiết diện

Trang 19

Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ (k =0,8

=>Dây dẫn đảm bảo điều kiện phát nóng

- Tổn thất điện áp trong chế độ bình thường:

Trang 20

Trang 21

Trang 23

Trang 24

Bảng 3.1: Kết quả chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp phương án 1

Trang 25

4 5

6

Trang 26

Hình 3.2: Phương án 2 a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1, NĐ-6: Tính tương tự như ở phương án 1

b) Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây

NĐ-3-2

* Chọn tiết diện

- Công suất trên đoạn 3-2:

S3-2 = S2 = 36 + j15,3 MVA Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc= 95 mm2 loại dây AC-95 có Icp= 335A, r0=0,34

/km, x0=0,429 /km ( tra bảng 2.pl, 3.pl gt mạng lưới điện)

Khi sự cố đứt một mạch của đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:

Trang 27

Tiết diện dây dẫn:

- Tổn thất điện áp trong chế độ bình thường

+ Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-3:

Trang 28

+ Do có 2 lộ đường dây nên tổn thất điện áp sự cố là:

Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc= 95 mm2 loại dây AC-95 có Icp= 335A, r0=0,34 /km,

x0=0,429 /km .( tra bảng 2.pl, 3.pl gt mạng lưới điện)

- Công suất trên đoạn NĐ-5:

Trang 29

- Tổng trở của đoạn đường dây 5-4:

Z5-4=l5-4.(r0+jx0) =44,721.(0,33 +j0,429) = 14,758 +j19,185 (n=1)

-Tổn thất điện áp trong chế độ sau sự cố

+Do nhánh có 2 lộ đường dây liên thông nên tổn thất điện áp là:

UNĐ-5sc%= 2 UNĐ-5bt%= 2 2,82% = 5,64%

Trang 30

+Tổng tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-5-4 ở chế độ sau sự cố:

Trang 31

4 5 6

Hình 3.3: Phương án3 a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-5,

Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc= 95 mm2 loại dây AC-95 có Icp= 330A, r0=0,33 /km,

x0=0,429 /km ( tra bảng 2.pl, 3.pl gt mạng lưới điện)

Trang 32

->Như vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng cho phép

/km, x0=0,411 /km( tra bảng 2.pl, 3.pl gt mạng lưới điện

- Tổng trở của đoạn đường dây 1-2:

Z1-2=1

2.l1-2.(r0 +jx0) =

1

2.44,72.(0,33 +j0,429) = 3,689 +j9,592 (n=2)

Trang 33

+ Do nhánh có 2 lộ đường dây liên thông nên tổn thất điện áp là:

Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc = 95 mm2 loại dây AC-95 có Icp = 335A, r0=0,34

/km, x0=0,429 /km ( tra bảng 2.pl, 3.pl gt mạng lưới điện

Trang 34

Trang 35

+ Khi ngừng một mạch của đường dây NĐ-3:

UNĐ-3sc%= 2 UNĐ-3bt%= 2 0,966% = 1,932%

+ Tổng tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-3-4 ở chế độ sau sự cố:

UNĐ-3-4sc% = UNĐ-3sc% + U3-4bt% = 1,932%+ 3,66% = 5,592%

Như vậy ΔUND-3, ΔUND-3-4< ΔUcp = 15% và ΔUND-3.sc <ΔUsc.cp = 20% nên dây dẫn

đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Kết quả tính các thông số của tất cả các đoạn đường dây trong mạng điện cho ở bảng dưới đây

Trang 36

Hình 3.4: Phương án 4 a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây NĐ-1-

2, NĐ-3-4: Tính tương tự như ở phương án 3

b) Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp của mạng kín NĐ-6-5-NĐ:

* Xác định dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-6-5-NĐ

Trang 37

Đây là mạch vòng khép kín nên giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các lộ

có tiết diện đều bằng nhau nên công suất truyền trên đoạn NĐ-6 được tính theo biểu thức sau:

* Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-6-5-NĐ

+ Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-6 bằng:

Trang 38

->Như vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng cho phép

+ Dòng điện chạy trên đoạn 6-5 bằng:

Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc = 70 mm2 loại dây AC-70 có Icp = 265A, r0=0,46

+ Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-5 bằng:

* Tính tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vòng NĐ-6-5-NĐ

Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 6-5 sẽ có giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây NĐ-5

Lúc đó, dòng điện chạy trên đoạn NĐ-6 có giá trị:

Trang 39

3 5

dm

32 13,6S

->Dây dẫn đảm bảo điều kiện phát nóng

Tổn thất điện áp khi làm việc bình thường:

- Tổn thất điện áp trong chế độ sau sự cố:

+ Khi ngừng đoạn NĐ-5, tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-6 bằng:

Trang 40

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	1,99 MB