LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống sinh hoạt, nghiên cứu khoa học… Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng. Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế. Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điện khu vực. Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện như xác định hướng và các thông số của các đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc tổ chức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồn nguyên vật liệu để phát triển năng lượng … Chúng em xin chân thành cảm ơn đến thầy Phạm Văn Hòa, cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án. Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2012. SINH VIÊN Trịnh Quốc Việt 1 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ********* I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ: 1.1. Những số liệu nguồn cung cấp. Nguồn có công suất vô cùng lớn. 1.2. Những số liệu về phụ tải. Trong hệ thống điện thiết kế gồm 6 phụ tải ( từ phụ tải 1 đến phụ tải 6). + Trong đó có phụ tải I và IV thuộc hộ loại I + Trong đó có phụ tải II và V thuộc hộ loại II + Trong đó có phụ tải III và VI thuộc hộ loại III 2 Số liệu tính toán của các phụ tải cho trong bảng dưới đây Phụ tải Thuộc hộ Min Max cosφ P(MW) Q(MVAr) S(MVA) P(MW) Q(MVAr) S(MVA) 0.85 1 I 14 8.68 14+j8.68 20 12.39 20+j12.39 2 II 14 8.68 14+j8.68 20 12.39 20+j12.39 3 III 21 13.01 21+j13.1 30 18.59 30+j18.59 4 I 24.5 15.18 24.5+j15.18 35 21.69 35+j21.69 5 II 10.5 6.5 10.5+j6.5 15 9.3 15+j9.3 6 III 28 17.4 28+j17.4 40 24.79 40+j24.79 ∑ 112 69.45 112+j69.45 160 99.15 160+j99.15 Trong đó: Công suất tiêu thụ của các phụ tải khác nhau, công suất tiêu thụ cực tiểu bằng 70 % tải cực đại. P min = 70%.P max . S max = P max + jQ max. S min = P min +jQ min. T max = 5000h (thời gian sử dụng công suất cực đại). II- Phân tích nguồn và phụ tải 2.1 Nguồn điện Ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn: - Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay đổi về biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó - Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải. 2.2 Phụ tải - Các hộ phụ tải loại I,II là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành. Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải. - Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp. - Yêu cầu điều chỉnh điện áp. Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường nên phạm vi chỉnh điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu, sự cố là: 3 -2,5% U đm. ≤ du% ≤ +10% U đm . - Tất cả các phụ tải đều có điện áp hạ như nhau là 22 kV, hệ số công suất của các hộ đều cosϕ = 0.85. III- Cân bằng công suất trong hệ thống điện 1.Cân bằng công suất tác dụng Trong trường hợp trạm biến áp cấp điện cho các phụ tải khu vực thì công suất trạm P trạm chỉ có cấp công suất cho các phụ tải cộng them tổn thất trong lưới,phần tự dùng của trạm là không đáng kể,còn công suất dự phòng là không xét vì đây chỉ là cấp điện nội bộ khu vực. Do vậy : P trạm = m∑P pt + ∑∆P Trong đó: P trạm – Công suất tác dụng trạm biến áp ; ∑P pt - Tổng công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ cực đại; m – Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( với m = 1 ) ∑∆P – Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến á,có thể tính gần đúng bằng 5% của m∑P pt ; -Từ đó ta có : m∑P pt = 160 MW; ∑∆P= 5%.160= 8 MW P trạm = m∑P pt +∑∆P = 160 + 8 = 168 MW 2.Cân bằng công suất phản kháng Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong trường hợp này như sau: Q trạm + Q ∑ b = m∑Q pt + ∑∆Q B (1.6) Trong đó : Q trạm – Công suất phản kháng của trạm biến áp; (Q trạm = tgφ trạm .P trạm , tgφ trạm = ϕ ϕ tram tram .cos 1 cos 2 − , cosφ trạm là hệ số công suất trạm biến áp,thường lấy khoảng 0,85 ); Q ∑ b - Tổng công suất bù sơ bộ ∑Q pt – Tổng công suất phản kháng phụ tải ; 4 ∑∆Q B – Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ,có giá trị khoảng 15% của m∑Q pt ; -Từ đó ta có : tgφ trạm = 85,0 85,01 2 − = 0,62 ; Q trạm = 0,62.168 = 104,16 ∑Q pt = ∑Q max ; ∑∆Q B = 15%* ∑Q max = 0,15 . 99,15 = 14,873 Q ∑ b = (∑Q max + ∑∆Q B ) - Q trạm = ( 168 +14,873 ) – 104,16 = 78,713 Vậy cần bù công suất phản kháng là Q ∑ b = 78,713 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 Chọn điện áp tối ưu theo công thức kinh nghiệm: Ui = 4,34. Pli 16 + ( kW, km, MW)- đối với lộ đơn. `Ui= 4,34. 2 16 P li + (kW, km, MW)- đối với lộ kép. Trong đó: Ui - điện áp đường dây thứ i (kV). li - khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km). Pi - công suất lớn nhất trên đường dây thứ i(MW). Ta có bảng số liệu: 5 Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (78-110) chọn điện áp định mức cho mạng điện là U đm = 110kV. 2.2 Dự kiến các phương án nối dây. Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 2 phụ tải loại I , 2 phụ tải loại II , 2 phụ tải loại III. Các phương án nối dây dựa vào các yếu tố sau: + Vị trí nguồn và phụ tải. + Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế. + Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt. Ta có thể đưa ra các phương án như sau: Phương án I: 6 Phụ tải Smax (MVA) Pmax (MW) li (km) Ui (kV) U đm (kV) 1 20+j12.39 20 3,605 78,072 2 20+j12.39 20 41,23 78,12 3 30+18.59 30 5,831 95,660 4 35+21.69 35 31,622 102,97 5 15+j9.3 15 31,622 67,653 6 40+j24.79 40 22,36 109,966 Phương án II: Phương án III: 7 Phương án IV: Phương án V: 8 2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn Do mạng điện thiết kế có U đm =110kV. Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện J kt. F kt = kt J I max . (*) Với I max là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, được xác định theo công thức: I max = dm i Un S .3 max × = dm 22 .U3n QiPi × + Trong đó : J kt - mật độ kinh tế của dòng điện. U đm - điện áp định mức của dòng điện. (kV) S maxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA) n - số lộ đường dây. Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải là 5000 h . ta có mật độ kinh tế của dòng điện J kt = 1,1 A/mm 2 . Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang. Độ bền cơ về đường dây và điều kiện pháp nóng của dây dẫn. * Kiểm tra điều kiện vầng quang. 9 Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi cấp điện áp. Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70mm 2 . * Kiểm tra phát nóng dây dẫn. Theo điều kiện: I sc max < k. I cp. Trong đó : I cp - dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của dây. k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ K hc = 0.8 ứng với nhiệt độ là 25 o c. Đối với đường dây kép : I sc max = 2.I bt max < 0.8 I cp. Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện. 2.4 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây: %15%10 max −=∆ bt U %20%15 max −=∆ sc U Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong khoảng: %20%15 max −=∆ bt U max 20% 25%∆ = − sc U Trong đó ∆U bt Max , ∆U sc Max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng nề nhất. Ta tính tổn thất theo công thức: ∆U i (%) = 100 2 × ∑+∑ dm iiii U XQRP % P i ,Q i là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i (MW, MVAr). R i , X i là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i( Ω ). 2.5 Tính toán cụ thể từng phương án Phương án I 10 [...]... CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH ********* 3.1 Tính toán chọn công suất, số lượng ,loại máy biến áp 3.1.1 Tính toán chọn công suất định mức, số lượng máy biến áp cho phụ tải Tất cả các phụ tải trong hệ thống bao gồm hộ loại I , II và hộ loại III vì vậy để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này ta cần đặt 2 máy biến áp đối với hộ loại I,II và 1 máy biến áp đối với hộ loại III Đối với phụ tải. .. đồ cầu ngoài Nếu Spt min > Sgh sử dụng sơ đồ cầu trong a- Phụ tải 1 Là phụ tải loại I , ta dùng sơ đồ cầu: Sgh1= SđmB1 2.∆P0 2.20 = 25 =14,434(MVA) ∆PN 120 Spt min= 16,472 < Sgh1 ⇒ ta chọn sơ đồ cầu ngoài b- Phụ tải 6 Là phụ tải loại III nên ta dùng sơ đồ bộ đường dây-máy biến áp Các phụ tải còn lại là phụ tải loại I,II tính tương tự như phụ tải 1 bảng chọn sơ đồ cầu: (kW) ∆ Po (kW) Sgh (MVA) Chọn... 120 29 17,38 sơ đồ cầu ngoài Phụ tải Sđm min (MVA) SđmB (MVA) 1 16.472 2 16,472 ∆ Pn 26 3 - - - - - - 4 28,822 32 145 35 22,233 5 32,941 16 85 21 11,246 sơ đồ cầu trong 6 - - - - - - sơ đồ cầu trong Theo bảng số liệu đã tính phụ tải 1 và 2 ta dùng sơ đồ cầu ngoài ,phụ tải 4,5 ta dùng sơ đồ cầu trong CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN ********* 4.1 Chế độ phụ tải cực đại a Đoạn N-1: *... thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW) τ: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính chất của phụ tải được tính bằng công thức: τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h) 20 Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và lấy bằng Tmax = 5000 h τ = (0,124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411 (h) C: giá điện năng tổn thất, C = 700đ/1kWh Giá dây dẫn: Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185... Chọn 1 MBA có công suất định mức là Sđm =63(MVA) Các phụ tải 2,3,4,5 tính và chọn tương tự như phụ tải 1,ta có bảng số liệu sau Phụ tải Thuộc hộ loại Simax (MW) cosϕ Simax (MVA) SiđmB (MVA) 1 I 20 0,85 23,529 25 2 II 20 0,85 23,529 25 3 III 30 0,85 35,294 40 4 I 35 0,85 41,476 32 5 II 15 0,85 17,647 16 6 III 40 0,85 47,058 63 3.1.2 Chọn loại MBA phụ tải số lộ Loại máy Biến áp 1 2 TPDH 25000/110 115 22... 8,72 156802,4 3,36 II 4,329 17,883 187765,2 3,89 Kết luận: phương án I là phương án tối ưu nhất đảm bảo về kinh tế và kĩ thuật.mặt khác phương án đó là phương án đơn giản cả về sơ đồ nối dây cũng như về bố trí thiết bị bảo vệ rơle,máy biến áp, máy cắt…các phụ tải không liên quan đến nhau,nên khi có sự cố ở một phụ tải sẽ không ảnh hưởng đến các phụ tải khác,Vì vậy phương án I là phương án tối ưu nhất... đa phần phụ tải là các hộ tiêu thụ loại I,II nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp là việc song song.Khi vận hành một thanh góp vận hành còn một thanh góp dự trữ Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp Đối với các trạm cuối ta có 2 trường hợp: - Phụ tải loại III : Ta dùng sơ đồ bộ đường dây-máy biến MC1 ĐD MBA MC2 Sơ đồ bộ đường dây máy biến áp - Phụ tải loại I,II... loại III, TBA(trạm biến áp) có 1 MBA(máy biến áp) SđmB ≥ Smax Phụ tải loại I,II TBA có 2 MBA làm việc song song SđmB ≥ S max k Với k: hệ số quá tải sự cố, lấy k =1,4 a- Phụ tải 1 Ta có : P1= 20 (MW) , cosϕ1= 0,85 P 20 1 S1max= COSϕ = 0,85 = 23,529(MVA) 1 S1B≥ 23,529 = 16,807 (MVA) 1,4 ⇒ Chọn 2 MBA có công suất định mức là Sđm =25(MVA) 23 b- Phụ tải 6 P1= 40 (MW) , cosϕ1= 0,85 P6 40 S1max= COSϕ = 0,85 =... toán tổn thất điện năng ∑ ∆A Số SđmB ∆PN ∆P0 ∆AB ∆Add MBA (MVA) (kW) (kW) (MWh) (MWh) (MWh) 1 2 32 120 29 639,062 68,220 707,282 2 2 25 120 29 639,062 68,220 707,282 3 1 32 175 42 703,69 102,330 806,02 4 2 40 145 35 909,039 119,385 1028,424 5 2 40 85 21 495,333 51,165 546,498 6 1 40 260 59 874,355 136,44 1010,795 4260,542 545,76 4806,32 Phụ tải Tổng 4.2 Chế độ phụ tải cực tiểu Chế độ phụ tải cực tiểu... là 300mm2 và dòng điện cho phép Icp= 690A - Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có: Ftc=300mm2 > 70 mm2 ( thỏa mãn điều kiện) - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự có sẽ dẫn đến mất điện, không tính đến Isc • Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây Với loại đường dây AC- 300 ta có: ro=0.108 Ω /km, xo=0.392 Ω /km Điện trở và điện kháng . VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ********* I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ: 1.1. Những số liệu nguồn cung cấp. Nguồn. dây. Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 2 phụ tải loại I , 2 phụ tải loại II , 2 phụ tải loại III. Các phương án nối dây dựa vào