Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điện docx

Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như phương thức vận hành của các nhà máy điện, hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí, nhiệm vụ cũng như tính chất của từng nhà máy điện.. Thời g

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Phân tích nguồn cung cấp điện là rất cần thiết và phải quan tâm đúng mức khi bắt tay vào làm thiết kế Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như phương thức vận hành của các nhà máy điện, hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí, nhiệm vụ cũng như tính chất của từng nhà máy điện

Số liệu về phụ tải là loại tài liệu quan trọng Thiết kế hệ thống có chính xác hay không hoàn toàn do mức độ chính xác của công tác thu nhập và phân phụ tải quyết định

Công suất phát kinh tế là :

PFkt = 80 ÷ 85%PFđm Trong tính toán lấy:

PF kt = 80%PFđm

= 0,8 300 = 240 MW

HT có công suất vô cùng lớn, hệ số cosϕ trên thanh góp 110kV là :

cosϕ = 0,85 NMNĐ cách hệ thống tương đối xa (hơn 120km)

Cosϕ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

Tổng số có 9 phụ tải, tất cả đều là phụ tải loại 1 Yêu cầu điều chỉnh điện

áp khác thường cần được cung cấp điện với độ tin cậy cao

Công suất phụ tải yêu cầu ở chế độ phụ tải cực đại

ΣPptmax = 352 (MW) lớn hơn PFkt của NMNĐ nên mạng điện phải lấy thêm công suất từ HT

Trong chế độ cực tiểu có : ΣPmin = 70% Pptmax = 246,4(MW)

Phụ tải phân bố khá đều xung quanh NMNĐ và HT Phụ tải 1,2,8, 9 phía

hệ thống ; phụ tải 3,4,5,7,,6 phía nhà máy Thời gian sử dụng công suất cực đại :Tmax = 5000h

Từ số liệu phân tích nguồn điện và phụ tải như trên ta thấy phải có sự liên

hệ chặt chẽ giữa NM và HT, để chế độ vận hành được tin cậy và linh hoạt

CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

2.1 – Cân bằng công suất tác dụng

Cân bằng công suất tác dụng rất cần thiết để giữ được tần số bình thường

có nghĩa là tổng công suất tác dụng phát ra phải bằng tổng công suất yêu cầu

ΣPf = ΣPyc

Nếu ΣPf < ΣPyc, phải tăng công suất phát lên, nếu nhà máy đã phát hết

công suất định mức mà vẫn không đủ thì phải lấy thêm từ hệ thống

ΣPF + ΣPHT = m ∑9

1 max

pt

P + ΣΔPmđ + ΣPtd + ΣPdt

Trong đó :

ΣPF : Tổng công suất nhà máy điện ΣPFkt = 240 (MW)

PHT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống

m : Hệ số đồng thời m = 1

ΣPptmax : Tổng công suất yêu cầu của phụ tải ở chế độ cực đại

ΣΔPmđ : Tổng tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến áp,

trong tính toán sơ bộ

ΣΔPmđ = 5%ΣPptmax

ΣPtd : Tổng công suất tự dùng của nhà máy lấy ΣPtd = 10%ΣPFkt

ΣPdt : Tổng công suất dự trữ lấy từ HT lên, coi ΣPdt = 0

Ta có : 240 + PHT = 352 + 0,05 352 + 0,1 240

⇒PHT = 153,6 (MW)

Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại, nhà máy cần một lượng công suất là

: 153,6 (MW) từ hệ thống

2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất phản kháng để giữ điện áp bình thường trong hệ thống,

sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện áp giảm sút

Phương trình cần bằng công suất phản kháng

ΣQF + QHT = mΣQptmax + ΣΔQba + ΣΔQc + ΣQdt + ΣQtd + ΣΔQL Trong đó:

ΣQF : Tổng công suất phản kháng phát ra của nhà máy nhiệt điện

ΣQF = ΣPF tgϕF = 240 0,62 = 148,8 (MVar)

QHT : Công suất phản kháng lấy của hệ thống

QHT = PHT tgϕHT = 153,6 0,62 = 95,232 (MVar)

ΣQptmax =ΣPptmax tgϕpt = 352 0,48 = 168,96 (MVar)

ΣQptmax : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực

đại

ΣΔQL : Tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây

ΣΔQc : Công suất phản kháng của đường dây sinh ra

Với mạng điện 110KV trong tính toán sơ bộ coi ΣΔQL=ΣΔQc

ΣΔQba : Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp

Ta lấy tổng công suất phản kháng do nhà máy và hệ thống cung cấp lớn

hơn tổng công suất phản kháng mà phụ tải yêu cầu, nên ta không phải bù sơ

bộ

Nguyễn Anh Tuấn H7B – HTĐ 7

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Nguyên tắc chủ yếu của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện kinh

tế với chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cao Mục đích tính toán thiết kế là nhằm tìm ra một phương án phù hợp nhất với những nguyên tắc đã nêu ở trên

3.1- Dự kiến các phương án nối dây của mạng

Qua các phân tích nguồn điện và các phụ tải ta thấy Tất cả các phụ tải đều

là hộ loại I, nên yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt, lộ kép, hoặc mạch vòng

Trong tính toán sơ bộ ta thấy ở chế độ vận hành bình thường, hệ thống cung cấp khoảng 140 (MW) cho mạng điện Vì vậy ta bố trí một số phụ tải lấy điện trực tiếp từ hệ thống

Từ những nhận xét trên ta có một số các phương án sau;

44,7km 58,3km

56,5km 53,8km

44,7km 58,3km 41,2km

44,7km 58,3km 41,2km

53,8km

58,3km 41,2km

36,05km 53,8km

3.2 Chọn cấp điện áp định mức (U đm )

Một trong những công việc quan trọng lúc thiết kế hệ thống điện là lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện Vấn đề này rất quan trọng vì

nó ảnh hưởng trực tiếp tới tính kỹ thuật và tính kinh tế của mạng điện

Ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau để tính toán

Ui = 4,34 Li + 16Pi (3.2)

Trong đó :

Pi (MW) , Li (km), Ui (kV) : Công suất, chiều dài, điện áp vận hành của đường dây thứ i

Ta dùng sơ đồ hình tia để xác định điện áp Uđm

Từ công thức (3.2) và các số liệu đã cho ta tính được bảng sau:

3.3 - Chọn tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế, tính các chỉ tiêu kỹ thuật của từng phương án

Ta dùng dây AC cho tất cả các lộ đường dây mạng điện có điện áp 110kV nên ta chọn F ≥ 70 (mm2) để thoả mãn điều kiện vầng quang Tất cả các phụ tải đều có thời gian sử dụng công suất cực đại

F (mm2 ) : Tiết diện dây dẫn

Imax (A) : Dòng qua dây ở chế độ phụ tải max

2 max 2 3

7 , 1 110 2 10

3 2

Q P

Smax : Công suất chạy trên lộ đường dây ở chế độ max (MVA)

Uđm : Điện áp định mức của mạng điện 110KV

3.3 –1 Phương án I

* Chọn tiết diện dây dẫn

Tính dòng công suất trên các lộ:

3 8 max

FN8tt = 61 , 7

1 , 1

9 , 67

- Đoạn H1:

) ( 6 , 110 10 7 , 1 110

2

3 1

- Đoạn H2:

) ( 4 , 116 10 7 , 1 110

2

3 2

- Đoạn N3:

) ( 6 , 110 10 7 , 1 110

2

3 3

- Đoạn N4:

) ( 4 , 116 10 7 , 1 110

- Đoạn N5:

) ( 6 , 110 10 7 , 1 110 2

3 5 max

- Đoạn N6:

) ( 4 , 116 10 7 , 1 110 2

3 6 max

3 9 max

9 , 106 max

3 7 max

* Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố nặng nề nhất

+ Giả sử đứt dây đoạn: N7, N3, H1

Isc = 2.IH1max = 221,2 A < Icp = 380 A Đạt yêu cầu

+/ - Trường hợp sự cố một tổ máy phát điện thì hai máy phát còn lại phát hết công suất

- Tổng công suất tác dụng của nhà máy là:

QN8 = PN8.tgϕHT = 14.0,62 = 8,68 MVAr

⇒ SN8 = 14 + j8,68 MVA

⇒ .10 43,2( ) 265( )

7 , 1 110

.

2

3 8

( 4 , 159 10 7 , 1 110 2

3 8

sc

P : Công suất tác dụng trên đường dây (MW)

Q : Công suất phản kháng trên đường dây (MVAr)

2

8 , 53 27

110

37 , 11 24 , 18 3 , 7 38

⇒ R = = 6 Ω

2

7 , 44 27

2

8 , 60 27

2

3 , 58 27

2

8 , 60 27

⇒ R = = 6 Ω

2

7 , 44 27

2

5 , 56 27

2

2 , 50 46

2

50 46

⇒ R = = 6 , 75 Ω

2

50 27

ΔU% sc 8 6,9 9 9 9 6,9 8,4 4,2 4,4 7,4

Từ các kết quả trong bảng 3.3-1b ta nhận thấy rằng

* Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường

ΔU%bt tmax= ΔU%btN4 =4,5%

44,7km 58,3km

56,5km 36,05Km 53,8km

* Tính toán như phương án I Ta kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một

máy phát ta được bảng kết quả sau

Từ các kết quả trong bảng 3.3-2b ta nhận thấy rằng

* Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường

ΔU%bt tmax= ΔU%btN7 + ΔU%bt75

= 4,2% + 1,9% = 6,1%

* Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành sự cố

ΔU%scmax = ΔU%scN7 + ΔU%sc7

44,7km 58,3km 41,2km

36,05km

Từ các kết quả trong bảng 3.3-3b ta nhận thấy rằng:

* Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường

ΔU%bt tmax= ΔU%btH2 +ΔU%bt21 =2,37 +3,08 =5,42%

44,7km 58,3km 41,2km

53,8km

Tương tự như phương án trên và ta kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một máy phát

Ta được bảng kết quả sau:

Từ các kết quả trong bảng 3.3-5b ta nhận thấy rằng

*Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường

ΔU%bt tmax= ΔU%btN4+ ΔU%bt43 =6,12%

2 , 41 2 , 19 40 95 24 , 18 38

44 , 19 36 , 40 10

3

18 64 , 37 3

44,7km

58,3km 53,8km

41,2km

2 , 1 36 ,

,

1

4 , 37

,

1

2 , 19

40 +

103 = 232,8(A) Như vậy các tiết diện dây chọn thoả mãn điều kiện phát nóng vầng quang Các đoạn đường dây khác tính toán tương tự như các phương án trên và kiểm tra điều kiện phát nóng khi có sự cố một máy phát Ta được bảng sau

H1 H2 21 N3 N4 N5 N6 N7 N8 H8 H9 Loại

Từ các kết quả trong bảng 3.3-4b ta nhận thấy rằng

*Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường

ΔU%bt tmax= ΔU%btH1 = 5,45%

58,3km 41,2km

36,05km 53,8km

Từ các kết quả trong bảng 3.3-5b ta nhận thấy rằng

*Tổn thất điện áp lớn nhất khi vận hành bình thường

ΔU%bt tmax= ΔU%btN4+ ΔU%bt43 =6,12%

3.4 So sánh các phương án về mặt kinh tế

Ta đã biết việc quyết định bất kỳ một phương án nào của HTĐ cũng phải dựa trên cơ sở so sánh về kỹ thuật và kinh tế , nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và kinh tế quyết định sơ đồ nối dây Tất nhiên chỉ những phương án nào đã thoả mãn yêu cầu kỹ thuật thì mới giữ lại để so sánh Khi so sánh các phương án sơ đồ nối dâycủa mạng điện thì chưa đề cập đến các trạm biến áp Vì coi các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau

Với kết quả tính ở phần 3.3 ta sẽ giữ lại phương án 1,2,3 là các phương án

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

ΔA :Là tổng tổn thất điện năng trong mạng điện

ΔA = ΣΔP.τ =Σ 2

dm

2 2

U

Q

P +

Ri τ

Với ΔPi : Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn đường dây thứ i

τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất

τ = ( 0,124 + Tmax 10-4 )2 8760 = 3411(h),

đề bài cho: Tmax = 5000 (h)

C : Giá 1KWh điện năng tổn thất, C = 500 đồng

Dự kiến các phương án dùng cột bê tông ly tâm + thép, nên ta có bảng tổng hợp xuất giá đầu tư cho một km đường dây như sau :

H H

40 + 6 = 0,97 (MW)

- Đoạn N3

ΔP = 2 23

2 3

dm

N N

38 + 8,2 = 1,2 (MW)

- Đoạn N4

ΔP = 2 24

2 4

dm

N N

40 + 7,87 = 1,28 (MW)

- Đoạn N5

ΔP = 2 25

2 5

dm

N N

38 + 8,2 = 1,2 (MW)

- Đoạn N6

ΔP = 2 26

2 6

dm

N N

40 + 6 = 0,97(MW)

- Đoạn N7

ΔP = 2 27

2 7

dm

N N

38 + 7,6 =1,1(MW)

- Đoạn H9

ΔP = 2 29

2 9

dm

H H

40 + 6,75=1,09 (MW)

- Đoạn H8

ΔP = 2 28

2 8

dm

H H

40 + 11,5 =1,87 (MW)

- Đoạn N8

ΔP = 2 28

2 8

dm

N N

40 + 11,5 = 1,87 (MW)

Vậy từ bảng trên ta nhận thấy phương án 1 là phương án có các chỉ tiêu

kinh tế và kỹ thuật nhỏ nhất, ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu