Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Lời nói đầu Điện năng là dạng năng lợng đợc sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con ngời. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện đợc liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đờng dây trên không và các đờng dây cáp. Mạng điện đợc dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ. Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, một trạm biến áp trung gian và 10 phụ tải. Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán ổn định của hệ thống vừa đợc thiết kế. Nhờ sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cô giáo và mọi ngời quan tâm nên em đã hoàn thành đồ án này. Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận đợc các ý kiến đánh giá, chỉ bảo của các thầy cô giáo để em đợc mở rộng, nâng cao kiến thức. Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện, đặc biệt là thầy giáo TS Nguyễn Lân Tráng đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Em rất mong muốn sẽ tiếp tục nhận đợc sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trong quá trình công tác sau này. 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mục lục Trang Lời nói đầu 1 Phần I 4 Chơng 1: cân bằng công suất tác dụng và phản kháng 4 trong hệ thống điện. xác định dung lợng bù sơ bộ 1.1. Phân tích nguồn cung cấp điện và phụ tải. 4 1.2. Cân bằng công suất trong mạng điện. 5 CHƯƠNG 2: dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện. 8 so sánh các phơng án về mặt kỹ thuật 2.1. Dự kiến các phơng án nối dây. 8 2.2. Tính toán lựa chọn U đm và chọn tiết diện dây dẫn. 13 2.3. Tính toán tổn thất điện áp cho mạng điện. 25 chơng 3: so sánh các phơng án về mặt kinh tế 29 3.1. Phơng án 1. 30 3.2. Phơng án 5. 30 3.3. Phơng án 7. 31 3.4. Phơng án 9. 31 3.5. Phơng án 10. 32 chơng 4: xác định số lợng và công suất của các máy 33 biến áp ở các trạm biến áp phụ tải, sơ đồ nối dây các trạm, sơ đồ nối dây toàn hệ thống 4.1. Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm 33 biến áp phụ tải. 4.2. Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm biến áp. 35 chơng 5: xác định công suất bù kinh tế 38 5.1. Nguyên tắc tính toán công suất bù kinh tế. 38 5.2. Xác định công suất bù kinh tế cho các phụ tải. 39 chơng 6: Xác định phân bố công suất, tổn thất công 46 suất, tổn thất điện năng trong toàn lới điện 6.1. Chế độ phụ tải cực đại. 46 6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu. 58 6.3. Chế độ sự cố. 69 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Trang chơng 7: Xác định điện áp ở các trạm biến áp. lựa 80 chọn phơng thức điều áp cho mạng điện 7.1. Xác định điện áp ở các trạm biến áp. 80 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại. 80 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu. 86 7.1.3. Chế độ sự cố. 92 7.2. Lựa chọn phơng thức điều áp cho mạng điện. 99 7.2.1. Phơng pháp chung lựa chọn đầu phân áp. 99 7.2.2. Tính toán cho các phụ tải. 99 chơng 8: tính toán chỉ tiêu kinh tế của mạng điện 114 8.1. Tính vốn đầu t xây dựng mạng điện. 114 8.2. Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong toàn mạng điện. 115 8.3. Tính giá thành tải điện. 115 phần 2 117 1.1. Khái niệm chung về ổn định. 117 1.2. Sơ đồ thay thế của hệ thộng điện. 117 1.3. Các thông số trong hệ đơn vị tơng đối. 117 1.4. Xác định các đờng đặc tính công suất. 119 1.5. Tính góc cắt cắt và thời gian cắt t cắt . 127 tài liệu tham khảo 130 Phần I Chơng 1 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện. Xác định sơ bộ dung lợng bù. 1.1. Phân tích nguồn cung cấp điện và phụ tải. Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính xác của công tác thu thập phụ tải và phân tích nó. 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hớng phơng thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cos và khả năng điều chỉnh. Các thông số của phụ tải và nguồn điện: 1.1.1. Phụ tải Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 P max (MW) 40 36 42 38 38 40 38 36 Cos 0,90 0,90 0,90 0,92 0,92 0,90 0,92 0,90 Điều chỉnh điện áp T KT KT KT KT T T KT Loại phụ tải 1 1 1 1 1 1 1 1 U thứ cấp (kV) 22 22 22 22 22 22 22 22 Sơ đồ phân bố phụ tải: T max = 5500h Phụ tải cực tiểu bằng 60% phụ tải cực đại. Hệ số đồng thời k = 1. Các phụ tải đều là phụ tải loại 1. Phụ tải 1, 6, 7 yêu cầu điều chỉnh điện áp thờng, các phụ tải còn lại yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Tổng công suất lúc phụ tải cực đại là: )(354 10 1 maxmax MWPP i == Tổng công suất lúc phụ tải cực tiểu là: )(4,212.6,0 10 1 maxmin MWPP i == 4 HTĐ TĐ 1 3 7 10 9 8 6 4 2 5 68,8 km 60,8 60,8 56 67,2 67,2 67,2 67,2 52,8 68,8 68,8 49,6 49,6 49,6 78,4 84,8 84,8 81,6 100,8 56 35,2 36,8 35,2 38,4 49,6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Ta nhận thấy rằng các hộ phụ tải hầu hếy đều phân bố tập trung giữa hai nguồn nên ta thiết kế mạng điện để một phần phụ tải nhận công suất từ nhà máy thuỷ điện, phần còn lại nhận công suất từ thanh cái trạm trung gian. 1.1.2. Nguồn điện. Mạng điện thiết kế gồm hai nguồn cung cấp: Nguồn thứ nhất là trạm trung gian có công suất vô cùng lớn, cos = 0,85 và U đm = 220 kV. Nguồn thứ hai là nhà máy thuỷ điện có thông số máy phát: P = 4ì90 (MW) cos = 0,85 U đm = 22kV Ta thấy các phụ tải 5, 6, 7, 8, 9, 10 gần nhà máy thuỷ điện hơn do vậy thuận tiện cho việc truyền tải công suất từ nhà máy thuỷ điện tới. Tổng công suất các phụ tải cực đại lúc đó là: )(216 10 5 max MWP = Nh vậy ta sẽ cho nhà máy thuỷ điện hoạt động với ba tổ máy và 80% công suất định mức. )(6,129 10 5 min MWP = Ta cho nhà máy thuỷ điện hoạt động với 2 tổ máy và 80% công suất định mức. 1.2. Cân bằng công suất trong mạng điện. Nh ta đã biết điện năng do các nhà máy điện sản xuất ra trong hệ thống điện luôn cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải. Cân bằng công suất trong hệ thống điện trớc hết xem khả năng cung cấp điện và tiêu thụ trong hệ thống điện có cân bằng không. Sau đó sơ bộ định hớng phơng thức vận hành cho nhà máy điện.Trong các chế độ vận hành lúc cực đại, cực tiểu hay sự cố dựa vào khả năng cấp điện của từng nguồn điện. Cân bằng công suất tác dụng nhằm để giữ tần số của hệ thống nằm trong phạm vi cho phép. Cân bằng công suất phản kháng nhằm để giữ điện áp ở các nút nằm trong giới hạn cho phép. 1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện đợc biểu diễn bằng công thức sau: +++== dttdmdptycF PPPPkPP . Trong đó: P F : tổng công suất tác dụng do các máy phát điện của nhà máy điện phát ra trong hệ thống. P yc : tổng công suất thiết kế của mạng điện kể cả tổn thất công suất tác dụng. k: hệ số đồng thời, k = 1. P pt : tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ. P md : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và máy biến áp. 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 P td : tổng công suất tự dùng của nhà máy điện. P dt : tổng công suất dự trữ, P dt = 0 vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn. Do hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên ta không cần cân bằng công suất tác dụng. Căn cứ vào việc phân tích nguồn cung cấp điện và vị trí phụ tải ta cho nhà máy điện hoạt động với ba tổ máy, mỗi tổ phát 80% công suất định mức. Công suất phát của nhà máy thuỷ điện: P FTĐ = 0,8.3.90 = 216 MW Công suất phụ tải cực đại: P max = P pt = 354 MW Tổng tổn thất công suất: P md = 10%P pt = 35,4 MW Công suất tự dùng của nhà máy điện: P td = 1%.(P pt + P md ) = 0,01.(354 +35,4) = 3,89 MW Công suất tác dụng nhận từ hệ thống điện: P FHT = 354 + 35,4 + 3,89 - 216 = 177,29 MW 1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng. Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện đợc biểu diễn bằng công thức sau: ++++=+ dttdbaCLptFb QQQQQQkQQ . Trong đó: Q F : công suất phản kháng do nguồn điện cung cấp. Q F = P FTĐ .tg + P FHT .tg Q pt : tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải. tgPQ QQ ii ipt . 10 1 = = Q pt = 243,01 MVAr Q L : tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đờng dây của mạng điện. Q C : tổng công suất phản kháng do đờng dây sinh ra trong hệ thống điện. Trong khi tính toán sơ bộ, một cách gần đúng ta lấy Q L = Q C . Q ba : tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp của hệ thống. Q ba = 15%Q pt = 36,44 MVAr Q td = P td .tg(arccos0,75) = 0,882.3,89 = 3,43 MVAr Vậy tổng công suất phản kháng yêu cầu của lới điện là: Q yc = k.Q pt + Q ba + Q td = 243,01 + 36,44 + 3 43 = 282,88 MVAr Q F = P FTĐ .tg HT + P FHT .tg HT = 216.0,62 + 177,29.0,62 = 243,84 MVAr 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Ta thấy Q F < Q yc nên ta cần bù sơ bộ. Q b = Q yc - Q F = 282,84 - 243,84 = 39,04 MVAr Khi bù sơ bộ ta u tiên bù những hộ ở xa, có cos thấp, đồng thời chỉ bù tới cos = 0,9 ữ 0,95; còn thừa ta bù cho những hộ gần, có cos cao hơn, bù tới cos = 0,85 ữ 0,9. Công suất bù sơ bộ cho phụ tải thứ i đợc tính toán nh sau: Q bi = Q i - P i .tg i ' = Q i - Q i ' Đặt: Q max ' = Q max - Q b Ta lập đợc bảng sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P max (MW) 34 26 40 38 30 42 35 35 36 38 Q max (MVAr) 25,50 16,12 24,80 28,50 18,60 26,04 26,25 21,70 27,00 28,50 cos 0,80 0,85 0,85 0,80 0,85 0,85 0,80 0,85 0,80 0,80 cos' 0,90 0,85 0,85 0,85 0,85 0,90 0,85 0,85 0,85 0,90 Q b (MVAr) 9,03 0 0 4,94 0 5,70 4,59 0 4,68 10,10 Q max '(MVAr) 16,47 16,12 24,80 23,56 18,60 20,34 21,66 21,70 22,32 18,40 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Chơng 2 Dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện so sánh các phơng án về mặt kỹ thuật. 2.1. Dự kiến các phơng án nối dây. Từ việc phân tích các phụ tải và các nguồn điện ở chơng 1 ta thấy: Các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loai 1 nên yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao do đó phải sử dụng đờng dây lộ kép, hoặc mạch vòng để cung cấp điện cho các phụ tải. Các phụ tải 5, 6, 7, 8, 9, 10 gần nhà máy thuỷ điện do vậy sẽ đợc cung cấp điện từ nhà máy. Các phụ tải 1, 2, 3, 4 ở gần hệ thống điện nên sẽ đợc cung cấp điện từ hệ thống. Để đảm bảo độ tin cậy và chế độ vận hành linh hoạt giữa nhà máy điện và hệ thống điện ta sẽ sử dụng một đờng dây liên lạc, đờng dây này sử dụng lộ kép. Khi dự kiến các phơng án nối dây phải dựa trên các u khuyết điểm của một số loại sơ đồ của mạng điện cũng nh phạm vi sử dụng của chúng. Từ những nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối dây nh sau. 2.1.1. Phơng án 1. 8 TĐ 1 3 7 10 9 8 6 4 2 5 HTĐ Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 2.1.2. Ph¬ng ¸n 2. 2.1.3. Ph¬ng ¸n 3. 9 T§ 1 3 7 10 9 8 6 4 2 5 HT§ T§ 1 3 7 10 9 8 6 4 2 5 HT§ Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 2.1.4. Ph¬ng ¸n 4. 2.1.5. Ph¬ng ¸n 5. 10 T§ 1 3 7 10 9 8 6 4 2 5 HT§ T§ 1 3 7 10 9 8 6 4 2 5 HT§ [...]... 464,95 Phơng án Phơng án 1 Phơng án 2 Phơng án 3 Phơng án 4 Phơng án 5 Phơng án 6 Phơng án 7 Phơng án 8 Phơng án 9 Phơng án 10 Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta giữ lại các phơng án 1, 5, 7, 9, 10 để tính toán chọn tiết diện dây dẫn, chọn Udm mạng điện và so sánh về mặt kỹ thuật 3 Chọn Udm và tiết diện dây dẫn cho các phơng án 1, 5, 7, 9, 10 Dựa vào công thức ở phần 2.2.2 và kết quả tính toán ở mục 1... cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây Khi so sánh các phơng án sơ đồ nối dây của mạng điện thì cha cần đề cập đến các trạm biến áp vì coi các trạm biến áp ở các phơng án là giống nhau Tiêu chuẩn so sánh các phơng án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm bé nhất Phí tổn tính toán hàng năm của mỗi phơng án đợc tính theo biểu thức: Z = ( avh + atc ).Ki + Ai.C Trong đó: K: là vốn đầu t của. .. mãn Thoả mãn Nh vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố 2.3 Tính toán tổn thất điện áp cho mạng điện 2.3.1 Phơng pháp tính toán tổn thất điện áp Sau khi chọn đợc dây dẫn ta sẽ tiến hành tính toán tổn thất điện áp trên các lộ đờng dây trong các chế độ vận hành bình thờng và sự cố Ta không xét trờng hợp sự cố xếp chồng Các bớc tính toán: Tính điện trở và điện kháng của đờng dây theo công thức:... diện dây dẫn 2.2.1 Phơng pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và Uđm Điện áp của mạng điện đợc chọn theo công thức kinh nghiệm sau: U i = 4,34 l i +16 Pi ( kV ) Trong đó: Ui: điện áp đờng dây thứ i li: chiêù dài đờng dây thứ i Pi: công suất tác dụng truyền tải trên đờng dây thứ i (MW) Nếu kết quả tính toán đợc là: 70 (kV) < U < 160(kV) ta sẽ chọn điện áp danh định của mạng điện là 110 kV Tiết diện dây dẫn... Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các phơng án: Chỉ tiêu Umaxbt% Umaxsc% Z.106 (VND) Phơng án Phơng án 1 5 6,99 10,12 13,98 17,14 74808,50 75676,7 1 Phơng án 7 6,99 13,98 76362,15 Phơng án 9 9,17 15,44 77358,07 Phơng án 10 10,12 17,14 81534,36 Từ bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phơng án 1, 5, 7, 9, 10 ta thấy phơng án 1 là phơng án có hàm chi phí, có tổn thất điện áp trong... ra phơng án 1 có khả năng mở rộng và phát triển trong tơng lai Do vậy ta chọn phơng án 1 là phơng án tối u để tiến hành thiết kế 35 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Chơng 4 Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm biến áp phụ tải, sơ đồ nối dây các trạm, sơ đồ nối dây toàn hệ thống 4.1 Xác định số lợng và công suất của các máy biến áp ở các trạm... khoảng cách trung bình hiình học giữa các pha là 5m Để đảm bảo điều kiện chống tổn thất vầng quang thì mạng điện 110kV dây dẫn nhỏ nhất là AC-70 Sau khi chọn đợc tiết diện dây dẫn ta sẽ tiến hành kiểm tra lại dòng điện làm việc xem có chịu dòng điện sự cố không theo điều kiện sau: Isc < Icp Với các tuyến đờng dây liên lạc giữa nhà máy điện và hệ thống điện ta sẽ chọn cùng một tiết diện theo lộ đờng dây. .. điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thờng của mạng điện là: Umaxbt% = UmaxbtHT-2% + Umaxbt2-3% = 7,02 + 3,10 = 10,12% Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là: Umaxsc% = 2.UmaxbtHT-2% + Umaxbt2-3% = 17,14% Bảng tổng kết chỉ tiêu kỹ thuật của các phơng án: Chỉ tiêu kỹ thuật Umaxbt% Umaxsc% Phơng án 1 6,99 13,98 Phơng án 5 10,12 17,14 Phơng án 7 6,99 13,98 Phơng án 9 9,17 15,44 Phơng án. .. ta giữ lại tất cả các phơng án để so sánh về mặt kinh tế 30 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 31 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Chơng 3 so sánh các phơng án về mặt kinh tế Việc quyết định bất kỳ một phơng án nào của hệ thống điện cũng phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế, nói cách khác đi là dựa trên nguyên tắc... trên các lộ đờng dây của phơng án 1 là: Nhánh HT-1 HT-2 HT-3 HT-4 27 TĐ-5 TĐ-6 TĐ-7 TĐ-8 TĐ-9 TĐ-10 L (km) 68,8 60,8 67,2 52,8 49,6 68,8 84,8 49,6 68,8 38,4 60,8 S (MVA) 34 + j16,47 47,99 + j18,79 40 + j24,8 38 + j23,56 21,99 + j2,67 30 + j18,6 42 + j20,34 13,01 + j18,99 35 + j21,7 36 + j22,32 38 + j18,4 Tính toán tơng tự ta có trị số các dòng công suất chạy trên các lộ đờng dây của từng phơng án nh
