Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1.1 Sơ đồ địa lý mạng điện 7 0 k m 5 0 . 9 9 k m 4 0 k m 3 1 . 6 2 k m 3 1 . 6 2 k m 5 0 . 9 9 k m 5 0 . 9 9 k m 5 8 . 3 1 k m 3 1 . 6 2 k m 3 0 . 0 6 k m 4 4 . 7 2 k m N 6 5 4 3 2 1 1 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện 1.1.2 Nguồn điện Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau: • Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa phương. • Nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải. • Hệ số công suất trên thanh góp (có giới hạn công suất phản kháng) nd cos 0,85ϕ = . 1.1.3 Phụ tải điện Với giả thiết về phụ tải điện như sau: • Công suất của phụ tải cỡ 30MW (khả năng tải của đường dây 110kV). • Hệ số công suất của phụ tải 1,3,4,5,6 là 0,9 phụ tải 2 là 0,92 • Độ tin cậy cung cấp điện là có 5 hộ loại I và 1 hộ loại III. • Thời gian sử dụng công suất cực đại là max T 4900h= . • Hệ số đồng thời m=1. • Điện áp danh định của lưới thứ cấp là 22kV. CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ, điều đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng ra với công suất tác dụng và công suất phản kháng tiêu thụ. Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện bị giảm, dẫn đến giảm chất lượng của các sản phẩm hoặc có thể mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống. Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan tới tần số của dòng điện xoay chiều. Tần số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống bị phá vỡ. Giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số và ngược lại. Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống. Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. phương trình cân bằng công suất tác dụng có dạng tổng quát sau: nd yc P = P ∑ ∑ Trong đó: nd P ∑ : Công suất tác dụng phát ra của nguồn. yc P ∑ : Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải. mà: yc pt md td dt P =m P + P + P + P∆ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ với: m : Hệ số đồng thời, ở đây m=1. pt P ∑ : Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại. 2 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện pt P ∑ = P 1 + P 2 +P 3 +P 4 +P 5 +P 6 =32+28+30+26+28+24=168 MW. md P ∆ ∑ : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp, được lấy bằng 5% pt P ∑ md 5 ΔP = 168=8,4 100 ∑ MW. td P ∑ : Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, ở đây td P ∑ =0. (do chỉ xét từ thanh góp cao áp của nhà máy điện hay trạm biến áp địa phương). dt P ∑ : Tổng công suất dự trữ của mạng điện (ở đây ta coi hệ thống có công suất vô cùng lớn nên dt P ∑ =0). Vậy: nd yc P = P ∑ ∑ =168+8,4=176.4 MW. Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng. 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất phản kháng. Vì vậy trong giai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện hay các mạng điện của các vùng riêng biệt cần phải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng của lưới điện. Cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế được tiếng hành chung đối với cả hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng được tiến hành đối với chế độ cực đại của hệ thống điện và phương trình cân bằng trong trường hợp này có dạng: nd yc Q = Q ∑ ∑ (có thể có thêm bù công suất phản kháng). 6 nd bù pti mba L C i 1 Q Q m. Q Q Q Q = + ≥ + ∆ + ∆ − ∑ Trong đó: nd Q : tổng công suất phản kháng của các máy phát trong các nhà máy điện. bù Q : công suất của các thiết bị bù. pti Q : công suất phản kháng của các phụ tải. mba Q∆ : tổn thất công suất phản kháng của các máy biến áp. C Q : công suất phản kháng sinh ra bởi dung dẫn đường dây cao áp L Q ∆ : tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây. (với giả thiết td dt Q 0,Q 0= = ). Kiểm tra biểu thức trên ta có: nd nd nd Q =tg Pϕ ∑ ∑ (Ví nd nd cos =0,85 tg =0,6197 ϕ ⇒ ϕ ). nd Q ∑ =0,6197.176,4=109,315 MVAr. yc Q ∑ : Tổng công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải. Mà: 3 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện 6 yc pti mba L C i 1 Q m. Q Q Q Q = = + ∆ + ∆ − ∑ ∑ . Với m: là hệ số đồng thời m=1. 6 pti i 1 Q = ∑ : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại. 6 pti i 1 Q = ∑ = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 Mà: Q i =P i .tg ϕ i ( cos ϕ i =0,9 ⇒ tg ϕ i =0,484, cos ϕ i =0,92 ⇒ tg ϕ i =0,426) do đó ta có bảng sau: Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6 P i (MW) 32 28 30 26 28 24 Q i (MWr) 15,49 11,93 14,52 12,58 13,55 11,62 Bảng 1.1 Do đó: pt Q ∑ =79,69 MVAr. BA Q ∆ ∑ : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính bằng 15% pt Q ∑ ,ta có: BA 15 ΔQ = .79,69=11,95 100 ∑ MVAr L C ΔQ , ΔQ ∑ ∑ : Tổng gồm: tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và công suất phản kháng do dung dẫn do đường dây sinh ra. Giả sử đường dây truyền tải công suất tự nhiên và đường dây không tổn thất (R=0,G=0). Vậy L C Q Q ∆ = ∆ . td dt ΔQ ΔQ + ∑ ∑ : Tổng công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy, trong trường hợp này chúng bằng 0. ⇒ yc Q ∑ =79,69+11,95=91,64 MVAr Ta thấy yc Q ∑ < nd Q ∑ nên chúng ta không phải tiến hành bù sơ bộ. 1.4 CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT CƠ BẢN 1.4.1 Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là: 4 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 l(km) 50,99 56,57 50,99 58,31 44,72 70 Bảng 1.2 1.4.2 Bảng thông số của các phụ tải điện Như vậy ta có bảng các thông số của các phụ tải thiết như sau: Phụ tải Ln-i(km) Pi(MW) Qi(MVAr) 1 50,99 30 15,49 2 56,57 28 11,93 3 50,99 30 14,52 4 58,31 26 12,58 5 44,72 28 13,55 6 70 24 11,62 Bảng 1.3 1.4.3 Các lựa chọn kỹ thuật ban đầu - Truyền tải điện xoay chiều AC. - Dùng đường dây trên không dây dẫn trần. - Dùng dây nhôm lõi thép AC. - Dùng cột bê tông cốt thép với hệ số vận hành đường dây vhd a 0, 04 = Ký hiệu dây dẫn AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 Cột bê tông ly tâm 300 308 320 336 352 402 Cột thép 380 385 392 403 416 436 Bảng 1.4 Giá thành đường dây trên không một mạch điện áp 110kV ( 6 10 đ/km). Ghi chú: Giá thành đường dây hai mạch bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch. - Giá thành trạm biến áp truyền tải có một máy biến áp điện áp 110/10 kV với hệ số vận hành các thiết bị trong trạm biến áp vh a =0,10. Công suất định mức, MVA 16 25 32 Giá thành, 9 10 đ/trạm 15,000 22,000 29,000 Bảng 1.5 Ghi chú: Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy biến áp. CHƯƠNG III 5 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ KINH TẾ – KỸ THUẬT A. ĐẶT VẤN ĐỀ Nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện được kinh tế và đảm bảo độ tin cậy. Do vậy phải tìm ra được một phương án phù hợp sao cho với phương án đó đảm bảo về mặt kỹ thuật và có tính kinh tế cao. B. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CHO MẠNG ĐIỆN - TÍNH TOÁN SƠ BỘ VỀ KỸ THUẬT 1. Các phương án dự kiến đi dây Để thoả mãn mục đích là thiết kế mạng điện phải tối ưu thì việc đầu tiên cần làm đó là vạch ra các phương án nối dây. Để lập được các phương án nối dây ta dựa trên các nguyên tắc sau: - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Dựa vào sơ đồ vị trí mặt bằng. Do có những yêu cầu trên nên ta có: - Các phụ tải 1, 2, 3, 4, 5 là hộ loại I nên phải được cung cấp bằng đường dây hai mạch hoặc mạng kín, phụ tải 6 là phụ tải loại 3 nên được cấp điện bằng đường dây mạch đơn. - Từ sự phân tích trên ta có các phương án nối mạng. Phương án1: 6 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện 4 4 , 7 2 k m 5 0 , 5 9 k m 5 8 , 3 1 k m N 6 5 4 3 2 1 5 6 , 5 7 k m 5 0 , 9 9 k m 7 0 k m Phương án2: 5 4 3 2 1 4 4 , 7 2 k m 5 0 , 5 9 k m 5 8 , 3 1 k m N 6 3 0 , 0 6 k m 5 0 , 9 9 k m 5 6 , 5 7 k m 7 2 4 5 NĐ 1 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện Phương án3: 2 1 5 0 , 9 9 k m 3 1 , 6 2 k m 4 4 , 7 2 k m 5 0 , 5 9 k m 5 8 , 3 1 k m 7 0 k m N 6 5 4 3 Phương án 4: 5 0 , 9 9 k m 3 1 , 6 2 k m 3 0 , 0 6 k m 4 4 , 7 2 k m 5 0 , 5 9 k m 5 8 , 3 1 k m N 6 5 4 3 2 1 8 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện Phương án 5: 4 4 , 7 2 k m 5 0 , 5 9 k m 5 8 , 3 1 k m N 6 5 4 3 2 1 5 0 , 9 9 k m 3 0 , 0 6 k m 5 6 , 5 7 k m 40 km 2. Chọn điện áp danh định Để chọn điện áp danh định của mạng điện ta dùng công thức kinh nghiệm: iii P.16l.34,4V += (2.1) Trong đó: V i : điện áp trên đường dây thứ i (kV) l i : chiều dài đường dây thứ i (km) P i : công suất chạy trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại. Để việc tính toán đơn giản ta tính các đoạn l i là các đoạn trực tiếp từ nguồn đến phụ tải (mạng hình tia) và ta có kết quả như sau: Đoạn đường dây Chiều dài (km) P i (MW) U i (kV) N-1 50,99 32 102,98 N-2 56,57 28 97,49 N-3 50,99 30 100,01 N-4 58,31 26 94,52 9 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện N-5 44,72 28 96,34 N-6 70 24 92,47 Từ kết quả ở bảng trên ta chọn cấp điện áp danh định cho toàn mạng là: V dd = 110 (kV) 3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Phần chung: - Trong tất cả các phương án đã vạch ra ta đều chọn loại dây dẫn là: Dây nhôm lõi thép. Ký hiệu: AC. - Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha ta lấy: D tb = 5m - Loại dây AC kết hợp với thời gian sử dụng công suất max: Tmax = 4900h Tra bảng ta có: J kt = 1,1 (A/mm 2 ) 3.1. Phương án 1 a- Sơ đồ nối dây 4 4 , 7 2 k m 5 0 , 5 9 k m 5 8 , 3 1 k m N 6 5 4 3 2 1 5 6 , 5 7 k m 5 0 , 9 9 k m 7 0 k m b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và ta dùng điện áp danh định của mạng để tính toán. Như vậy dòng công suất truyền tải trên các đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối với đường dây đó. Sau khi tính toán ta có kết quả như sau: 10 [...]... trong thời gian phụ tải cực đại • Công suất của máy biến áp trong trường hợp trạm có 1 MBA là: S đm ≥ S max (MVA) • Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm biến áp có n máy biến áp : S đm ≥ S max k (n − 1) (MVA) Với : S max - công suất cực đại của phụ tải ,MVA k- hệ số quá tải của MBA trong chế độ sau sự cố ; k=1,4 n- số máy biến áp trong trạm → Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm biến áp có 2 MBA... truyền tải) Sau 34 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện khi đến các phụ tải tiêu thụ ta cần phải giảm điện áp thấp xuống Việc tăng hay giảm điện áp cho phù hợp trong mạng điện sẽ được giải quyết bằng các máy biến áp và trạm biến áp B LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG - DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 1 Chọn số lượng máy biến áp Để chọn được số lượng các máy biến áp trong các trạm biến áp ta có thể dựa vào nhiều tiêu chuẩn để... quan trọng là: yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải Hộ loại I: Sẽ được cung cấp bằng một trạm biến áp có 2 máy biến áp Hộ loại III: Sẽ được cung cấp bằng một trạm biến áp có 1 máy biến áp Theo yêu cầu đó trong mạng ta đang thiết kế sẽ cung cấp bằng trạm biến áp có hai máy biến áp cho tất cả các phụ tải: 2 Chọn dung lượng máy biến áp Công suất MBA chọn sao cho cung cấp điện cho phụ tải trong các trường... loại 1 có S max = 35,56 (MVA) nên trạm có 2 MBA.Công suất mỗi máy biến áp bằng : S đm1 ≥ 35,56 =25,4 (MVA) Trạm biến áp có yêu cầu điều chỉnh 1,4 điện áp khác thường nên: → chọn MBA: SFZ9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp dưới tải do hãng Chong Qing chế tạo Phụ tải 2: 35 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện Đây là hộ phụ tải loại 1 có S max = 30,43 (MVA) nên trạm có 2 MBA.Công suất mỗi máy biến áp bằng... lưới điện ∆Umax bt% 6,91 4,4 6,91 ∆Umax sc% 13,82 8,8 13,82 Lựa chọn theo nguyên tắc trên ta thấy phương án II là phương án thiết kế hợp lý nhất CHƯƠNG IV CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO MẠNG LƯỚI ĐIỆN A ĐẶT VẤN ĐỀ Để truyền tải điện đi xa và cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ cần phải tăng điện áp từ nhà máy điện lên (nhằm mục đích giảm tổn thất khi truyền tải) Sau 34 Đồ án môn học Thiết. .. điều kiện: 30 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện ∆Umax bt% ≤ 10÷15% ∆Umax sc% ≤ 15÷25% Ta chọn phương án I, phương án II và phương án III có tổn thất điện áp nhỏ nhất để so sánh về mặt kinh tế 5 So sánh kinh tế các phương án 5.1 Đặt vấn đề Sau khi đã vạch phương án, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật, cuối cùng ta chọn được các phương án tốt nhất về mặt kỹ thuật đó là các phương án I, II, III Nhưng... và ∆Umax sc % - Chọn phương án phù hợp về kỹ thuật Trong mục 3 ta đã trình bầy rõ cách tính, kết quả tính tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường cũng như khi sự cố của các phương án Vì vậy sau khi tính toán ta có bảng tổng kết sau: I II Phương án III ∆Umaxbt (%) 6,91 4,4 6,91 9,56 9.15 ∆Umaxsc (%) 13,82 8,8 13,82 19,12 18,3 Điều kiện kiểm IV V Như vậy tổn thất điện áp của cả 5 phương án đều thoả mãn... 30,43 =21,7 (MVA) Trạm biến áp có yêu cầu điều chỉnh 1.4 điện áp thường nên: → chọn MBA: SFZ9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp dưới tải do hãng Chong Qing Tính tương tự đối với phụ tải 3,4 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường, ta chọn MBA: SF9-25000-110/22kV điều chỉnh điện áp thường do hãng Chong Qing chế tạo c) Phụ tải 5: Đây là hộ phụ tải loại 1 có S max = 57,78 (MVA) nên trạm có 2 MBA S đm1 ≥ 57,58... phương án nào có Z min - Nếu các phương án cần so sánh có độ chênh lệch về hàm chi phí tính toán là: ∆Z % ≤ ± 5% thì hai phương án đó xem như tương đương nhau về mặt kinh tế Lúc đó muốn chọn được phương án tối ưu ta cần phải dựa vào điều kiện kỹ thuật Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của các phương án: Phương án I II III Z 49,45.109 38,35*109 43,09*109 33 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới. .. cầu mạng điện của ta không những vận hành tốt mà còn phải thật kinh tế Chính vì yêu cầu đó mà việc so sánh kinh tế 3 phương án đã nêu trên là việc làm cần thiết 5.2 Tính kinh tế các phương án Để so sánh các phương án ngoài việc so sánh về chỉ tiêu kỹ thuật ta còn so sánh về mặt kinh tế dựa vào hàm chi phí tính toán hằng năm.Để đơn giản trong tính toán, ta coi số lượng máy biến áp trong các trạm biến áp . học Thiết kế mạng lưới điện 1.1.2 Nguồn điện Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau: • Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa. dùng của nhà máy điện, ở đây td P ∑ =0. (do chỉ xét từ thanh góp cao áp của nhà máy điện hay trạm biến áp địa phương) . dt P ∑ : Tổng công suất dự trữ của mạng điện (ở đây ta coi hệ thống có công. THUẬT CƠ BẢN 1.4.1 Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là: 4 Đồ án môn học Thiết kế mạng lưới điện Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-5