Đồ án: Thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III MỞ ĐẦU Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Sinh viên Hoàng Văn Ninh Lời nói đầu MỞ ĐẦU Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo TS Trần Thanh Sơn đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. MỤC LỤC : Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải- cân bằng công suất trong hệ thống điện. -3- Chương 2 Dự kiến các phương án và tính toán sơ bộ. -7- Chương 3 So sánh kinh tế các phương án. -34- Chương 4 Tính toán lựa chọn MBA và sơ đồ nối dây -39- Chương 5 Tính toán chế độ xác lập trong mạng điện. -44- Chương 6 Lựa chọn phương pháp điều chỉnh điện áp trong mạng điện. -69- Chương 7 Tính toán bù công suất phản kháng. -77- Chương 8 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện. -85- CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. *Ta có sơ đồ địa lý lưới điện thiết kế: N 5 6 4 3 2 1 2 8 , 8 4 k m 3 2 , 9 8 k m 5 0 , 6 k m 32 km 22 , 63 km 2 5 , 3 k m 4 6 , 6 5 k m 2 8 , 8 4 k m 24 km 4 3 , 0 8 k m 4 0 , 7 9 k m 1.1 Nguồn cung cấp. Trong hệ thống có một nguồn cung cấp N. Nguồn cung cấp cho hệ thống là nguồn có công suất vô cùng lớn. Nguốn có công suất lớn hơn rất nhiều so với nhu cầu của phụ tải. Điện áp trên thanh góp của nguồn không thay đổi trong mọi trường hợp làm việc của phụ tải, có đủ khả năng đáp ứng cho phụ tải. 1.2 Phụ tải. Mạng điện khu vực thiết kế gồm có một nguồn và 6 phụ tải 1,2,3,4,5 và 6. Trong đó các phụ tải 1,2,3,4,6 là các hộ tiêu thụ loại I nên sẽ được cung cấp bằng đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục. Phụ tải 5 là hộ tiêu thụ loai III nên sẽ được cung cấp điện bằng đường dây đơn. Bảng 1.1 số liệu về các phụ tải của lưới điện phụ tải thuộc hộ loại Smax (MVA) Smin (MVA) cosφ Tmax (h) UH (kV) ĐCĐA 1 I 50 24 0,85 4800 22 KT 2 I 43 25 0,85 4800 22 KT 3 I 31 20 0,85 4800 22 KT 4 I 39 26 0,85 4800 22 KT 5 III 28 17 0,85 4800 22 KT 6 I 48 23 0,85 4800 22 KT Ta có .S P jPtg ϕ = + . osP S c ϕ ⇒ = Dựa vào bảng số liệu trên ta có bảng các thông số của các phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu như sau: Bảng 1.2 Phụ tải Pmax+jQmax (MVA) Smax (MVA) Pmin+jQmin (MVA) Smin (MVA) loại hộ 1 42,5 + j26,35 50 20,4 + j12,65 24 I 2 36,55 + j22,66 43 21,25 + j13,18 25 I 3 26,35 + j16,34 31 17 + j10,54 20 I 4 33,15 + j20,55 39 22,1 + j13,7 26 I 5 23,8 + j 14,76 28 14,45 + j8,96 17 III 6 40,8 + j25,3 48 19,55 + j12,12 23 I Tổng 203,15 + j125,96 239 114,75 + j71,15 135 1.3 Cân bằng công suất. Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q cho các hộ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử của hệ thống. Nếu sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu thụ bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh tế hoặc làm tan vỡ hệ thống. Vì vậy ta cần phải cân bằng công suất. 1.3.1Cân bằng công suất tác dụng Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng. Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng công suất giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường cần phải có sự dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng liên quan đến vận hành cũng như phát triển cuả hệ thống điện. Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống : 6 1 F yc pt td dt i P P m P i P P P = = = + ∆ + + ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ Trong đó: m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại, ở đây m=1. F P ∑ : là tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn về các phụ tải. yc P ∑ : là tổng công suất tác dụng yêu cầu củ hệ thông. 6 1 pt i P i = ∑ : là công suất tác dụng của phụ tải thứ i trong chế độ phụ tải. P∆ ∑ : là tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện. td P ∑ : là tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện. dt P ∑ : là tổng công suất dự trữ trong mạng điện. Trong tính toán sơ bộ ta lấy 6 1 15% F pt pt i P P P = = + ∑ ∑ ∑ Theo bảng số liệu về số liệu phụ tải đã cho ở trên ta có : 6 1 15% F yc pt pt i P P P P = = = + ∑ ∑ ∑ ∑ 203,15 15%.203,15 233,62= + = (MW) Việc cân bằng công suất giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định. 1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng. Trong hệ thống, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất phản kháng và tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên để giữ được tần số bình thường trong hệ thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện kháng giảm.Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng tới tần số và ngược lại. Như vậy giảm điện áp sẽ làm tăng tần số trong hệ thống và giảm tần số sẽ làm tăng điện áp.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: 6 1 F yc pt b L c td dt i Q Q m Q Q Q Q Q Q = = = + ∆ + + + + ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ Trong đó: F Q ∑ : là tổng công suất phản kháng phát ra từ nguồn tới các phụ tải. yc Q ∑ :là tổng công suất yêu cầu của hệ thống. 6 1 pt i Q i = ∑ : là tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải thứ i của mạng có xét đến hệ số đồng thời ra ở đây m=1. L Q ∑ :là tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng lưới điện. c Q ∑ : Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dâysinh ra. b Q∆ ∑ : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các tram biến áp. td Q ∑ : tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện. dt Q ∑ : Tổng công suất dự trữ trong hệ thống. Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính công suất phản kháng yêu cầu trong hệ thống bằng công thức sau: 6 6 yc 1 1 15% pt pt i i Q Q i Q i = = = + ∑ ∑ ∑ ( ) 125,96 15%125,96 144,85 MVAr= + = Ta lại có: . 233,62.0,62 144,84 F F Q P tg ϕ = = = ∑ ∑ (MVAr) Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra vừa đúng bằng lượng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống do đó ta không phải tiến hành bù công suất phản kháng. CHƯƠNG II : DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN. TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. 2.1 Chọn điện áp định mức cho lưới điện. a. Nguyên tắc chọn Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế, cũng như các đặc trưng kĩ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau và sơ đồ mạng điện. Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện. Điện áp đinh mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện. b. Chọn điện áp điện áp định mức. Điện áp từ nguồn tới một phụ tải i bất kì được lựa chọn theo công thức kinh nghiệm: 4,34 16 i i i U l P= + Trong đó: i U là điện áp vận hành của đoạn dây thứ i (kV) i l là chiều dài đoạn dây thứ i (km) i P là công suất truyền tải trên đoạn dây thư i (MW) Để đơn giản ta chỉ chọn cho phương án hình tia. Như vậy ta có bảng sau: Bảng 2.1 LỘ SMAX PMAX Li (km) U(kV) Uđm (kV) N1 50 42,5 40,79 116,52 N2 43 36,55 43,08 108,75 N3 31 26,35 46,65 93,91 110 N4 39 33,15 32 102,92 N5 28 23,8 50,6 90,14 N6 48 40,8 28,84 113,31 Từ kết quả trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện thiết kế là 110kV. 2.2 Dự kiến phương án nối dây. [...]... mạch, các hộ phụ t i lo i III được cấp đện bằng đường dây một mạch Các yêu cầu chính đ i v i mạng i n: - Cung cấp i n liên tục - Đảm bảo chất lượng i n - Đảm bảo tính linh hoạt cao - Đảm bảo an toàn Để thực hiện yêu cầu về độ cung cấp i n cho các hộ tiêu thụ lo i I cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng i n, đồng th i ph i dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp i n cho các hộ tiêu thụ lo i I cần.. .Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng i n phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ n i i n của nó vì vậy các sơ đồ mạng i n ph i có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp i n cần thiết và chất lượng i n năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ t i m i Các hộ phụ t i lo i I được cấp i n bằng đường dây hai mạch,... dòng i n và độ lệch i n áp so v i i n áp định mức trên các cực của thiết bị dùng i n Khi thiết kế các mạng i n thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ t i do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng i n năng là giá trị của độ lệch i n áp ở các hộ tiêu thụ so v i i n áp định mức ở mạng i n thứ cấp Khi... thường trong các chế độ sau sư cố cần ph i có i u kiện sau : I sc = k I cp trong đó : Isc là dòng i n chạy trên đường dây trong chế độ sự cố ; Icp là dòng i n làm việc lâu d i cho phép của dây dẫn ; k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k = 0,8 ; Số liệu về các dòng công suất được ở bảng 1.1 Sau đây ta tính cho từng phương án : Cách thức tính tổn thất i n áp i n năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được... chọn sơ bộ các phương án cung cấp i n có thể đánh giá chất lượng i n năng theo các giá trị cua tổn thất i n áp Khi tính toán sơ bộ các mức i n áp trong các trạm hạ áp có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ t i cực đ i các tổn thất i n áp lớn nhất của mạng i n một cấp i n áp không vượt quá (15 - 20)% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất i n áp... i n áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức : ∆U ibt = Pi Ri + Qi X i (kV ) U dm ∆U ibt ∆U ibt % = 100% U dm (2.4) Trong đó : Pi, Qi là công suất chạy trên đường dây thứ i (Theo bảng 1.2) Ri, Xi là i n trở và i n kháng của đường dây thứ i. (Theo bảng thông số đường dây của các phương án) Đ i v i đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất i n. .. áp , phạm vi i u chỉnh rộng do đó i u kiện về tổn thất i n áp không quan trọng bằng i u kiện kinh tế Vì vậy khi chọn tiết diện dây dẫn ta chọn theo mật độ kinh tế của dòng i n (Jkt) F= I max J kt Trong đó: Imax là dòng i n chạy trên đường dây trong chế độ phụ t i cực đ i, A Jkt là mật độ kinh tế của dòng i n, A / mm 2 V i dây AC và Tmax = (3600 – 5000)h thì Jkt = 1,1A / mm 2 Dòng i n chạy trên... thất i n năng hàng năm C : giá 1Kwh i n năng tổn thất : c=500 đ K : tổng các vốn đầu tư về đường dây Tổng vốn đầu tư về đường dây K được xác định như sau: K = ∑ K oi Trong đó : K oi : giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km Đ i v i đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột thì: K oi = 1, 6.Co li Đ i v i đường dây một mạch: K oi = Co li Trong đó: li : chiều d i đoạn đường dây thứ i ,km Co : giá... đường dây thứ i , đ/km Tổn thất i n năng trong mạng i n được tính theo công thức : ∆A = Pimax τ Trong đó : τ : th i gian tổn thất công suất lớn nhất ,h Pimax :tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ i khi công phụ t i cực đ i Ta có công thức: ∑ ∆Pimax 2 2 Pimax + Qimax = Ri U dm Trong đó : Pimax,Qimax : công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây ở chế độ phụ t i cực đ i Ri : i n trở tác... Đồng th i các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua Đ i v i các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m) Đ i v i mạng i n cao áp do công suất lớn, chiều d i đường dây lớn dẫn đến tiết diện đường dây lớn từ đó chi phí cũng lớn theo Mắt khác mạng i n cao áp có khả năng i u chỉnh i n áp . Đồ án: Thiết kế mạng lư i i n cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ i n lo i I và lo i III MỞ ĐẦU Ngày nay, i n năng là một phần vô cùng quan. phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lư i i n cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ i n lo i I và lo i III. Nhìn chung, phương án đưa