Đang tải... (xem toàn văn)
Bách khoa hà nội - Đồ án môn học lưới điện của Tú
Lêi nãi ®Çu Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Mục lục Chơng mở đầu Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú chơng mở đầu Phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải. I.Nguồn cung cấp điện. Nguồn điện đợc lấy từ thanh cái cao áp của nhà máy điện. Điện áp trên thanh cái cao áp khi phụ tải cực đại bằng 110 %, khi phụ tỉa cực tiểu bằng 105 %, khi sự cố nặng nề bằng 110 % điện áp danh định của mạng. Hệ số công suất trung bình trên thanh góp cao áp là cos=0,85. Công suất tác dụng và phản kháng dự trữ cũng nh công suất tự dùng của nhà máy điện coi nh không xét đến. II. Các phụ tải điện. Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải. Tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu thụ laọi I, hệ số cos=0,80. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại là T max =5000 h. Các phụ tải đều có ywu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Điện áp danh định của lới điện thứ cấp của các trạm hạ áp là 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 50 % phụ tỉa cực đại . Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại là m=1. Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu ghi trong bảng 1. Phụ tải maxmaxmax jQPS += MVA S max MVA minminmin jQPS += MVA S min MVA 1 30+j22,5 37,5 15+j11,25 18,75 2 28+j21 35 14+j10,5 17,5 3 26+j19,5 32,5 13+j9,5 16,25 4 27+j20,25 33,75 13,5+j10,125 16,875 5 29+j21,75 36,25 14,5+j10,875 18,125 6 32+j24 40 16+j12 20 Tổng 172+j129 Bảng 1. Thông số ban đầu của các phụ tải. Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 3 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Chơng 1. Cân bằng công suất trong hệ thống điện. Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có tính chất đồng thời do đó tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, công suất phát ra của nguồn điện phải bằng công suất tiêu thụ của hệ thống. Ngoài ra để đảm bảo hệ thồng vận hành bình thờng phải có dự trữ nhất định công suất trong hệ thống. 1.1. Cân bằng công suất tác dụng. Sự ổn định về công suất tác dụng trong hệ thống điện là điều kiện quyết định cho sự ổn định tần số của hệ thống. Trong chế độ phụ tải cực đại, phơng trình cân bằng công suất tác dụng có dạng: P NĐ =mP max +P+P td +P dt Trong đó: P NĐ -Công suất tác dụng phát ra từ nguồn, ở đây là công suất tác dụng lấy ra từ thanh cái cao áp của nhà máy, MW. m-Hệ số xuất hiện đồng thời các phụ tải cực đại (m=1). P td , P dt -Công suất tự dùng của nhà máy và công suất dự trữ trong hệ thống, MW. Nh trên đã trình bày thì P td =P dt =0. P- Tổng tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống điện gồm tổn thất công suất trên đờng dây và tổn thất trong trạm biến áp, MW. P max - Tổng công suất tác dụng của các phụ tải, MW. Theo nh chơng mở đầu: P max =172 MW. Khi tính toán sơ bộ ta lấy P=5% P max =5%.172=8,6 MW Nh vậy P NĐ =172+8,6=180,6 MW. 1.2. Cân bằng công suất phản kháng. Để đảm bảo giá trị điện áp ở các hộ tiêu thụ, cần tiến hành cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện. Phơng trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện có dạng: Q NĐ +Q b =mQ max +Q L -Q C +Q ba +Q td +Q dt Trong đó: Q NĐ - Công suất phản kháng do nhà máy phát ra, MVAr ở đây Q NĐ chính là công suất phản kháng lấy ra từ thanh cái cao áp của nhà máy và: Q NĐ =P NĐ .tg với P NĐ =180,6 MW, cos=0,85. Q NĐ =180,6.0,6197=111,9250 Mvar Q b - Công suất phản kháng của các thiết bị bù, MVAr Q b >0: Đặt các thiết bị là cần thiết Q b <0: Không cầ thiết đặt các thiết bị bù Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 4 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Q max - Công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại, MVAr. Theo nh trên Q max =129 MVAr. Q L - Tổn thất công suất phản khángtrên đờng dây, MVAr Khi cân bằng sơ bộ Q L =Q C Q ba - Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, Mvar. Khi tính sơ bộ: Q ba =15%Q max =15%.129=19,35 MVAr Q td , Q dt - Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy và công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống. Theo nh trên Q td = Q dt =0. Vậy ta có : 111,9250+Q b =129+19,35 Q b =36,4250 MVAr Do đó phải đặt các thiết bị bù trong hệ thống có tổng công suất Q b =36,4250 MVAr. 1.3. Phân phối bù sơ bộ trong hệ thống. Phơng pháp bù sơ bộ: * Bù cho các phụ tải ở xa trớc để các phụ tải này đạt cos=0,9 ữ 0,95. * Bù cho các phụ tải ở gần sau để các phụ tải này đạt cos=0,85ữ 0,9 Công thức tính lợng bù cần thiết cho phụ tải i là: Q bi =Q i -Q i =P i (tg i -tg i ) Trong đó: Q bi - Công suất phản kháng của thiết bị bù đặt tại phụ tải i Q i - Công suất phản kháng của phụ tải i trớc bù Q i - Công suất phản kháng của phụ tải i sau bù P i - Công suất tác dụng của phụ tải i Ta sẽ tiến hành bù để các phụ tải xa đạt cos=0,9 tg=0,4843 Còn thừa ta sẽ bù cho các hpụ tải ở gần hơn. Căn cứ vào mặt bằng hệ thống ta có kết quả bù nh sau: Q b5 =P 5 (tg 5 -tg 5 )=29(0,75-0,4843)=7,7053 MVAr Q b3 = P 3 (tg 3 -tg 3 )=26.0,2657=6,9082 MVAr Q b1 = P 1 (tg 1 -tg 1 )=30.0,2657=7,9710 MVAr Q b4 = P 4 (tg 4 -tg 4 )=27.0,2657=7,1739 MVAr Phụ tải 6 đợc bù vào lợng công suất d: Q b6 =Q b6 -(Q b5 +Q b3 +Q b1 +Q b4 )=6,6666 MVAr tg 6 = 5417,0 32 6666,624 6 66 = = P QQ b cos 6 =0,8793 Thông số của các phụ tải sau bù ghi trong bảng 1.1 Phụ tải maxmaxmax jQPS += MVA S max MVA minminmin jQPS += MVA S min MVA 1 30+j14,5290 33,3330 15+j7,2645 16,6665 2 28+j21 35 14+j10,5 17,5 3 26+j12,5918 28,8886 13+j6,2959 14,4443 4 27+j13,0761 29,9997 13,5+j6,5381 15 5 29+j14,0447 32,2219 14,5+j7,0224 16,1110 Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 5 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú 6 32+j17,3334 36,3929 16+j8,6667 18,1965 Tổng 172+j92,5750 Bảng 1.1. Thông số của các phụ tải sau bù Chơng 2 Dự kiến các phơng án và tính chọn điện áp định mức cho mạng điện 2.1. Dự kiến các phơng án. Với mặt bằng đã có của hệ thống, ta dự kiến 5 phơng án nh sau: Phng ỏn 1 Phng ỏn 2 Phng ỏn 3 Phng ỏn 4 Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 6 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Phng ỏn 5 2.2. Tính chọn điện áp định mức cho mạng điện. Để chọn điện áp định mức cho mạng điện của 5 phơng án ta chỉ cần chọn điện áp định mức cho mạng điện hình tia. Điện áp định mức của đờng dây đợc tính theo công thức Still: U đm =4,34 Pl .16+ ,kV Tong đó: l- Chiều dài đoạn đờng dây, km P- Công suất tác dụng chạy trên đoạn đờng dây, MW U đm =4,34 30.163095,58 + =100,6945 ,kV Tính tơng tự cho các đoạn đờng dây còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.1. Đờng dây max S ,MVA L, km U tt ,kV U đm , kV 1 30+j14,5290 58,3095 100,6945 2 28+j21 47,721 4 96,6292 3 26+j12,5918 60,8276 94,7699 4 27+j13,0761 56,5685 95,9296 5 29+j14,0447 63,2456 99,6543 6 32+j17,3334 50,9902 102,9770 Bảng 2.1. Điện áp định mức của các đoạn đờng dây và điện áp định mức của mạng điện phơng án 1. Vậy ta sẽ chọn U đm cho cả 5 mạng điện đã dự kiến là 110 kV. Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 7 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Chơng 3. Lựa chọn phơng án tối u theo kinh tế-kỹ thuật 3.1. Lựa chọn phơng án tối u theo kỹ thuật. 3.1.1. Phơng án 1. Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện phơng án 1. a. Chọn tiết diện dây dẫn Theo phơng pháp cực tiểu hoá hàm chi phí tính toán hàng năm, tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện. Với dây AC, T max =5000 h, tra bảng ta có: J kt =1,1 A/mm 2 Tiết diện tính toán của dây dẫn là: F tt = kt j I max , mm 2 Trong đó I max là dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại: 3 max max 10. .3. dm Un S I , A Trong đó : S max - Module công suất chạy trên đoạn đờng dây, MVA n- Số mạch của đờng dây, n=2 U đm -Điện áp định mức của mạng điện, kV U đm =110 kV Sau khi có F tt ta chọn F tc gần nhất mà vẫn phải đảm bảo các điều kiện: * Sự tạo thành vầng quang không diễn ra. Đối với dây AC, U đm = 110 kV thì tiết diện F 70 mm 2 . * Độ bền cơ: Thoả mãn khi điều kiện không tạo thành vầng quang không diễn ra đợc thoả mãn. * Vận hành bình thờng trong chế độ sau sự cố: I sc I cp Trong đó: Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 8 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú I sc - dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sau sự cố. I cp - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. Khi tìm đợc F tc thoả mãn các điều kiện trên, ta xác định các thông số đơn vị r o , x o , b o rồi xác định các thông số đặc trng trong sơ đồ thay thế hình : R= n 1 r o l , X= n 1 x o l , B=nb o l Với n=2:số mạch của đờng dây (2 mạch) n=1:đờng dây 1 mạch. * Đờng đây NĐ1: I 1max = 3 22 10 11032 529,1430 + =87,4766 ,A F tt = 1,1 4766,87 =79,5242 ,mm 2 Chọn dây AC 70, I cp = 265 A Sự cố xảy ra khi đứt 1 mạch trên đờng dây, khi đó dòng điện chạy trên mạch còn lại là : I sc = 2I 1max = 2.87,4766=174,9532 ,A < I cp Vậy đờng dây NĐ1 ta chọn dây AC 70 có các thông số đơn vị: r o =0,46 /km, x o =0,440 /km, b o =2,58.10 -6 S/km Các thông số đặc trng: R= 2 1 .0,46.58,3095=13,4112 X= 2 1 .0,440.58,3095=12,8281 B=2.2,58.10 -6 .58,3095=3,0088.10 -4 S *Các đờng dây còn lại tính hoàn toàn tơng tự. Kết quả ghi trong bảng 3.1 Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 9 §å ¸n m«n häc líi ®iÖn §µo V¨n Tó B.10 -4 , S 3,0088 2,5292 3,1387 2,9189 3,2635 2,7025 X, Ω 12,8281 10,2362 13,38211 12,4451 13,9140 10,9374 R, Ω 13,4112 7,8740 13,9903 13,0108 14,5465 8,4134 b 0. 10 -6 , S/km 2,58 2,65 2,58 2,58 2,58 2,65 x 0 , Ω/km 0,440 0,429 0,440 0,440 0,440 0,429 r 0 , Ω/km 0,46 0,33 0,46 0,46 0,46 0,33 l, km 58,3095 47,7214 60,8276 56,5685 63,2456 50,9902 I sc , A 174,9532 183,7024 151,6260 157,4578 169,1214 191,1214 I cp , A 265 330 265 265 265 330 F tc , mm 2 70 95 70 70 70 95 F tt ,mm 2 79,5242 83,5011 68,9209 71,5717 76,8734 86,8243 I bt ,A 87,4766 91,8512 75,8130 78,7289 84,5607 95,5607 S max =P max +jQ max , MVA 30+j14,5290 28+j21 26+j12,5918 27+j13,0761 29+j14,0447 32+j17,3334 Líp HÖ thèng ®iÖn 3. Kho¸ 47. Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi 10 [...]... 0,0583+j1,2833 MVASb Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú 34 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Bảng 5.5 Các dòng công suất và tổn thất công suất trong mạng điện đợc chọn Chế độ phụ tải cực tiểu 35 Lớp Hệ thống điện 3 Khoá 47 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú 5.3 Chế độ sau sự cố Xét trờng hợp xấu nhất: Ngừng một mạch trên các đoạn đờng dây và phụ tải cực đại Trong sơ đồ thay thế... 0,0876+j1,9277 0,1286+j2,8296 0,1166+j2,5665 MVASb Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Bảng 5.2 Các dòng công 29 Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú suất và tổn thất công suất trong mạng điện đợc chọn chế độ phụ tải cực đại 5.1.3 Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 30 Lớp Hệ thống điện 3 Khoá 47 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú Từ bảng 5.2: Tổng công suất yêu cầu trên thanh... dây NĐ2 2-1 NĐ3 NĐ4 4-5 NĐ6 0,21 Đào Văn Tú l, km /kmr0, Đồ án môn học lới điện Bảng 3.7 Thông số của các đờng dây trong mạng điện phơng án 4 b Tính tổn thất điện áp Bảng 3.8 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phơng án 4 Từ bảng trên: Umaxbt=UNĐ2bt+U 2-1 bt=5,3164%+2,6386%=7,9550% Umaxsc=UNĐ2sc+U2-bt=10,6328%+2,6386%=13,2714% 3.1.5 Phơng án 5 18 Lớp Hệ thống điện 3 Khoá 47 Trờng Đại học Bách... Đờng dây NĐ1 NĐ2 2-3 NĐ4 NĐ5 4-5 NĐ6 58,3095 0,46 Đào Văn Tú l, km /kmr0, Đồ án môn học lới điện Bảng 3.9 Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 5 * Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây còn lại đợc tính tơng tự nh trong các phơng án trớc Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.10 Bảng 3.10 Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phơng án 5 Từ bảng trên: Umaxbt=UNĐ2bt+U 2-3 bt=4,9918%+1,6170%=6,6088%... 32,2140 33,3510 Bảng 3.15 Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phơng án Từ kết quả trên ta thấy rằng, phơng án 1 là phơng án tối u về kinh tế kỹ thuật Vậy ta chọn phơng án 1 để cấp điện cho các phụ tải 24 Lớp Hệ thống điện 3 Khoá 47 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú chơng 4 Các máy biến áp trong trạm hạ áp Sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện 4.1 Chọn số lợng và công suất các... lới điện Bảng 3.5 Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 3 b.Tính tổn thất điện áp Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.6 Bảng 3.6 Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 3 Nh vậy: Umaxbt=UNĐ6bt+U 6-5 bt=5,4490%+2,5507%=7,9979% Umaxsc=UNĐ6sc+U 6-5 bt=10,8980%+2,5507%=13,4487% 3.1.4 Phơng án 4 16 Lớp Hệ thống điện 3 Khoá 47 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học. .. 3,7918 2-3 54+j33,5918 166,8953 NĐ2 30+j14,5290 NĐ1 dâyĐờng Smax=Pmax+jQmax, MVA Đờng dây NĐ1 NĐ2 2-3 NĐ4 4-5 NĐ6 87,4766 Đào Văn Tú Ibt,A Đồ án môn học lới điện Bảng 3.3 Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 2 b Tính tổn thất điện áp trong mạng điện Dựa vào bảng 3.3, ta có bảng các giá trị tổn thất điện áp 3.4 Lản 3.4 Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 2... 3.1.6 So sánh các phơng án về kỹ thuật Các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phơng án đợc tổng hợp trong bảng 3.11 Tổn thất Phơng án điện áp 21 Lớp Hệ thống điện 3 Khoá 47 Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú 1 2 3 4 5 5,1014 7,6676 7,9997 7,9550 6,6088 Umaxbt,% 10,2028 13,0538 13,4487 13,2714 16,2924 Umaxsc,% Bảng 3.11 Các giá trị tổn thất điện áp của các phơng án đã... vợt quá 15 %-2 0%, nghĩa là: Umaxbt%=10 %-1 5% Umaxsc%=15 %-2 0% Công thức tính tổn thất điện áp trên đờng dây trong chế độ làm việc bình thờng: Ubt%= Pi Ri + Qi X i U dm 2 100 Trong đó: Pi, Qi- Công suất chạy trên đoạn đờng dây i, MW, MVAr Ri, Xi- Điện trở và điện kháng trong sơ đồ thay thế hình của đờng dây i, Uđm=110 kV- Điện áp định mức của mạng điện Khi tính tổn thất điện áp , các thông số điện áp lấy... Văn Tú dâyĐờng Đồ án môn học lới điện Bảng 3.1 Thông số của các đờng dây trong phơng án 1 b Tính tổn thất điện áp Chất lợng điện năng của hệ thống điện đợc đánh giá chủ yếu qua sự ổn định của tần số dòng điện và độ lệch điện áp so với định mức Do ta đã giả thiết công suất tác dụng của nguồn điện là đủ cung cấp cho hệ thống nên vấn đề ổn định của tần số sẽ không đợc xét dến Chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện . đợc lấy từ thanh cái cao áp của nhà máy điện. Điện áp trên thanh cái cao áp khi phụ tải cực đại bằng 110 %, khi phụ tỉa cực tiểu bằng 105 %, khi sự cố nặng nề bằng 110 % điện áp danh định của. tiêu thụ laọi I, hệ số cos=0,80. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại là T max =5000 h. Các phụ tải đều có ywu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Điện áp danh định của lới điện thứ cấp của các. dạng: Q NĐ +Q b =mQ max +Q L -Q C +Q ba +Q td +Q dt Trong đó: Q NĐ - Công suất phản kháng do nhà máy phát ra, MVAr ở đây Q NĐ chính là công suất phản kháng lấy ra từ thanh cái cao áp của nhà máy và: Q NĐ =P NĐ .tg với P NĐ =180,6