1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, ñiện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng của một quốc gia. Trong ñiều kiện nước ta hiện nay ñang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện ñại hoá thì ñiện năng lại ñóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là ñiều 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 ñoạn ñang phát triển và việc phát triển ñiện năng còn ñang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ ñiện nên việc truyền tải ñiện, cung cấp ñiện cũng như ñiện phân phối ñiện cho các hộ tiêu thụ cần phải ñược tính toán kĩ lưỡng ñể vừa ñảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này ñã ñưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới ñiện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ ñiện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án ñưa ra ñã ñáp ứng ñược những yêu cầu cơ bản của một mạng ñiện. Dù ñã cố gắng song ñồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rất mong nhận ñược sự chỉ bảo và giúp ñỡ của cô, ñể em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế ñồ án sau này. Trong quá trình làm ñồ án, em xin chân thành cám ơn cô giáo Th.s Nguyễn Thị Huyền Phương ñã tận tình giúp ñỡ em hoàn thành ñồ án này. Sinh viên Trần Văn Hiển-52KTĐ ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 2 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI - CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 4 1.1 Phân tích nguồn và phụ tải 4 1.1.1 Nguồn ñiện 4 1.1.2 Phụ tải: HTĐ gồm 6 phụ tải 4 1.2 Xác ñịnh ñiện áp sử dụng cho HTĐ 5 1.3 Cân bằng công suất trong HTĐ 6 1.3.1 Cân bằng công suất tác dụng 6 1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng 6 CHƯƠNG 2: THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN TÍNH TOÁN CHỈ TIỂU KINH TẾ - KỸ THUẬT 8 2.1 Các phương án lưới ñiện 8 2.1.1 Phương án lưới ñiện hình tia: PAI 8 2.1.2 Phương án lưới ñiện liên thông: PAII 9 2.1.3 Phương án lưới ñiện mạch vòng: PAIII 9 2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật 10 2.2.1 Cách thức chọn dây dẫn và tính tổn thất ñiện áp 10 2.2.1.1 Cách thức chọn dây dẫn 10 2.2.1.2 Cách thức tính tổn thất ñiện áp 12 2.2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho từng phương án 13 2.2.2.1 Phương án I 13 2.2.2.2 Phương án II 17 2.2.2.3 Phương án III 21 2.3 Tính toán chỉ tiêu kinh tế 25 2.3.1 Phương pháp tính toán chỉ tiêu kinh tế 25 2.3.2 Tính toán chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 3 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ 2.3.2.1 Phương án I 28 2.3.2.2 Phương án II 29 CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 31 3.1 Tính toán chọn công suất, số lượng, loại máy biến áp 31 3.1.1 Tính toán lựa chọn công suất ñịnh mức số lượng máy biến áp cho phụ tải . 31 3.1.2 Chọn loại máy biến áp 33 3.2 Sơ ñồ nối ñiện chính 34 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG CHÍNH XÁC CÔNG SUẤT 36 4.1 Xác ñịnh sơ ñồ thay thế 36 4.2 Cân bằng chính xác công suất 37 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN41 5.1 Vốn ñầu tư xâu dựng mạng ñiện 41 5.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng ñiện 42 5.3 Tổn thất ñiện năng trong mạng ñiện 42 5.4 Chi phí vận hành và giá thành tải ñiện 43 5.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 43 5.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 43 5.4.3 Giá thành truyền tải ñiện năng 44 5.4.4 Chi phí vố ñầu tư cho 1MW công suất 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 4 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI - CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Phân tích nguồn và phụ tải 1.1.1 Nguồn ñiện Một nguồn ñiện nằm trung gian trong hệ thống ñiện Có công suất vô cùng lớn (5-7 lần công suất tải) hệ số công suất cos 0,85 ϕ = 1.1.2 Phụ tải: HTĐ gồm 6 phụ tải Phụ tải loại I bao gồm phụ tải 1, 2, 4, 5, 6 mức ñộ yêu cầu cung cấp ñiện cao, vì vậy phải dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải ñược cấp ñiện bằng một lộ ñường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song ñể ñảm bảo cấp ñiện liên tục cũng như ñảm bảo chất lượng ñiện năng ở một chế ñộ vận hành Phụ tải loại III là phụ tải 3, mức ñộ yêu cầu sử dụng thấp nên ñể giảm chi phí ñầu tư ta chỉ cần cấp ñiện bằng một ñường dây ñơn và một máy biến áp Hệ số công suất các phụ tải cos 0,86 ϕ = Kết quả tính toán giá trị công suất của các phụ tải trong chế ñộ cực ñại và cực tiểu cho trong bảng 1.1 Bảng 1.1. Thông số của các phụ tải Phụ tải S max =P max +jQ max (MVA) S max (MVA) S min =P min +jQ min (MVA) S min (MVA) 1 40+23,73j 46,51 20+11,87j 23,26 2 32+18,99j 37,21 16+9,49j 18,60 3 22+13,05j 25,58 11+6,53j 12,79 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 5 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ 4 32+18,99j 37,21 16+9,49j 18,60 5 37+21,95j 43,02 18,5+10,98j 21,51 6 30+17,8j 34,88 15+8,9j 17,44 Tổng 193+114,52j 224,42 96,5+57,26j 112,21 1.2 Xác ñịnh ñiện áp sử dụng cho HTĐ Điện áp ñịnh mức ñường dây tính theo công thức kinh nghiệm 4,34 16 ñm U l P = + Trong ñó: P- công suất truyền tải trên ñường dây (MW) L- khoảng cách dây truyền tải (km) Coi công suất trên ñường dây là công suất lớn nhất ở phụ tải, kết quả tính toán trong bảng 1.2 Bảng 1.2. Điện áp tính toán và ñiện áp ñịnh mức của phụ tải Phụ tải Công suất truyền tải S, (MVA) Chiều dài ñường dây l, (km) Điện áp tính toán U, (kv) Điện áp ñịnh mức mạngñiện (kv) 1 40+j23,73 58,31 114,69 110 2 32+j18,99 80,62 105,65 3 22+j13,05 22,36 83,972 4 32+j18,99 104,40 107,75 5 37+j21,95 53,85 110,29 6 30+j17,80 92,20 103,82 Chọn ñiện áp ñịnh mức của mạng ñiện là 110 ñm U kv = ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 6 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ 1.3 Cân bằng công suất trong HTĐ 1.3.1 Cân bằng công suất tác dụng Phương trình cân bằng công suất F yc P P ∑ = ∑ Với yc pti m ñ td dt P m P P P P ∑ = ∑ + ∑∆ + + Trong ñó: m – hệ số ñồng thời xuất hiện các phụ tải cực ñại pti P ∑ - tổng công suất của các phụ tải trong chế ñộ cực ñại m ñ P ∑ ∆ - tổng tổn thất trong mạng ñiện, sơ bộ lấy m ñ P ∑ ∆ =5% pti P ∑ td P - công suất tự dùng trong nhà máy, td P =0 dt P - công suất dự trữ trong hệ thống ñiện, dt P =0 Vậy 1.193 5%.193 202,65 yc P MW ∑ = + = Kết luận: với yc P ∑ =202,65MW nguồn ñiện ñảm bảo yêu cầu cung cấp cho phụ tải 1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng ñiện thiết kế F yc Q Q ∑ = ∑ Với yc pti BA L C dt td Q m Q Q Q Q Q Q ∑ = ∑ + ∆ + ∆ − ∆ + + Trong ñó: m – là hệ số ñồng thời m=1 pti Q ∑ - tổng công suất phản kháng của phụ tải cực ñại ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 7 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ BA Q ∆ - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, sơ bộ lấy BA Q ∆ =10% pti Q ∑ L Q ∆ - tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các ñường dây trong mạng ñiện C Q ∆ - tổng tổn thất công suất do ñiện dung của các ñường dây sinh ra, sơ bộ lấy L C Q Q ∆ − ∆ =0 td Q - công suất phản kháng tự dùng trong NMĐ, td Q =0 dt Q - công suất phản kháng dự trữ trong HTĐ, dt Q =0 Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế ñộ cực ñại ñược xác ñịnh trong bảng 1.1: 114,53 pti Q MVAR ∑ = Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA là 0,1.114,52 11,44 BA Q MVAR ∆ = = - Vậy yc Q ∑ =114,53+11,44=125,97MVAR - Công suất phản kháng mà NMĐ phát ra lớn nhất có thể là .tan 202,65.0,6197 125,59 F yc Q P MVAR ϕ ∑ = ∑ = = Kết luận: so sánh thấy F Q ∑ - yc Q ∑ =125,59-125,97= -0,39<0 nên cần bù công suất phản kháng, lượng cần bù là 0,39MVAR ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 8 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ CHƯƠNG 2: THÀNH LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN TÍNH TOÁN CHỈ TIỂU KINH TẾ - KỸ THUẬT 2.1 Các phương án lưới ñiện Các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của mạng ñiện phụ thuộc rất nhiều vào sơ ñồ mạng ñiện của nó. Các sơ ñồ mạng ñiện cần phải có các chi phí nhỏ nhất ñảm bảo ñộ cũng cấp ñiện cần thiết và chất lượng ñiện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành. Trên cơ sở phân tích những ñặc ñiểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải cũng như vị trí của chúng, có 3 phương án lưới ñiện như ở hình 2.1.1, 2,3. 2.1.1 Phương án lưới ñiện hình tia: PAI Hình 2.1.1. Sơ ñồ mạch ñiện phương án I 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 6 5 NÐ 5 8 , 3 1 8 0 , 6 2 104,40 9 2 , 2 0 5 3 , 8 5 2 2 , 3 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 9 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ 2.1.2 Phương án lưới ñiện liên thông: PAII Hình 2.1.2. Sơ ñồ mạch ñiện phương án II 2.1.3 Phương án lưới ñiện mạch vòng: PAIII Hình 2.1.3. Sơ ñồ mạch ñiện phương án III 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 6 5 NÐ 5 8 , 3 1 9 2 , 2 0 5 3 , 8 5 2 2 , 3 6 4 4 , 7 2 8 0 , 6 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 6 5 NÐ 5 8 , 3 1 8 0 , 6 2 1 0 4 , 4 0 9 2 ,2 0 5 3, 8 5 2 2 , 3 6 5 6,57 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ HUYỀN PHƯƠNG 10 SVTH: TRẦN VĂN HIỂN LỚP 52KTĐ 2.2 Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật 2.2.1 Cách thức chọn dây dẫn và tính tổn thất ñiện áp 2.2.1.1 Cách thức chọn dây dẫn Các mạng ñiện 110 kV ñược thực hiện chủ yếu bằng các ñường dây trên không. Các dây dẫn ñược sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), Đồng thời các dây dẫn thường ñược ñặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo ñịa hình ñường dây chạy qua. Đối với các ñường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m) Đối với mạng ñiện cao áp do công suất lớn, chiều dài ñường dây lớn dẫn ñến tiết diện ñường dây lớn từ ñó chi phí cũng lớn theo. Mắt khác mạng ñiện cao áp có khả năng ñiều chỉnh ñiện áp , phạm vi ñiều chỉnh rộng do ñó ñiều kiện về tổn thất ñiện áp không quan trọng bằng ñiều kiện kinh tế Vì vậy khi chọn tiết diện dây dẫn ta chọn theo phương pháp mật ñộ kinh tế của dòng ñiện (Jkt). Công thức 6.1 trang 220 (sách lưới ñiện & hệ thống ñiện_Trần Bách_NXB khoa học và kỹ thuật) ax m kt kt I F J = Trong ñó: Imax - dòng ñiện chạy trên ñường dây trong chế ñộ phụ tải cực ñại, A. Jkt - mật ñộ kinh tế của dòng ñiện, A / 2 mm . Với dây AC và Tmax=(3600– 5000)h tra bảng 6.3 trang 225 (sách lưới ñiện & hệ thống ñiện_Trần Bách_NXB khoa học và kỹ thuật) thì Jkt=1,1A/ 2 mm . Dòng ñiện chạy trên ñường dây trong các chế ñộ phụ tải cực ñại ñược xác ñịnh theo công thức : [...]... ch tiêu k thu t B ng 2.2.4 Ch tiêu k thu t c a các phương án so sánh Phương án PAI PAII PAIII Ubt(%) 8,07 12,26 11,72 K t lu n : t k t qu tính toán thì PAI và PAII Usc (%) 16,14 21,05 24,44 m b o yêu c u v k thu t, s d ng tính toán phương án kinh t 2.3 Tính toán ch tiêu kinh t 2.3.1 Phương pháp tính toán ch tiêu kinh t Vì các phương án so sánh c a m ng i n có cùng i n áp gi n ta không c n tính v n... t , k thu t c a các phương án so sánh Phương án οܷ௠௔௫௕௧ % οܷ௠௔௫௦௖ % Z.ͳͲ଺ K.ͳͲ଺ PAI 8,07 16,14 22242 134635,03 PAII 12,26 21,05 29785 180338,59 K t lu n: t k t qu trong b ng ch n Phương án I là phương án t i ưu b trí sơ m ng i n 30 SVTH: TR N VĂN HI N L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N CHƯƠNG 3: CH N MÁY BI N ÁP VÀ SƠ N I I N CHÍNH 3.1 Tính toán ch n công su t, s lư ng,... toán d a vào b ng thông s các phương án) R= là i n tr 1 1 r0.l ; X = x0.l (n là s l n n ư ng dây, l là chi u dài ư ng dây, r0 ơn v , x0 là i n kháng ơn v i v i ư ng dây có hai m ch, n u ng ng m t m ch thì t n th t i n áp trên ư ng dây b ng : ∆Ui sc % = 2 ∆Ui bt % 12 SVTH: TR N VĂN HI N L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N 2.2.2 Tính toán ch tiêu k thu t cho t ng phương án. .. c s d ng hàng năm, ư c xác nh m c, do ó so sánh các phương án là các chi phí tính toán nh theo công th c: 25 SVTH: TR N VĂN HI N L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N Z = ( atc + avh ).K + ∆A.c công th c (8.9) trang 222 (sách Thi t k các m ng & h th ng i n_ Nguy n Văn m_NXB khoa h c và k thu t_2008) Trong ó : Z : hàm chi phí tính toán hàng năm atc : h s hi u qu c a v n avh :... n tính toán truy n t i cho ư ng dây 110kv khi xây d ng ư ng dây trên c t thép Có b ng giá xây d ng sau 27 SVTH: TR N VĂN HI N L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N B ng 2.4.1 Giá thành ư ng dây trên không m t m ch i n áp 110kv (૚૙૟ /km) Ký hi u dây d n Giá AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 208 283 354 403 411 500 2.3.2 Tính toán ch tiêu kinh t cho t ng phương án 2.3.2.1... N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N T b ng s li u ta có, t ng t n th t tác d ng trong mang i n PAII: P=8,60 MW T ng v n u tư xây d ng ư ng dây : K =180338,59.106( ) T ng t n th t i n năng : ∆A =∆P τ = 8,60.3411 = 29334,60MWh Chi phí tính toán hàng năm: Z = (0,125+0,04) 180338,59.106+29334,6.103 700= 50,299.ͳͲଽ ( ) T ng h p và so sánh các ch tiêu kinh t -k thu t ch n ra phương án t i ưu trong b ng... t k thu t 16 SVTH: TR N VĂN HI N L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N 2.2.2.2 Phương án II 1 ,31 58 2 80,62 NÐ 44, 72 22, 36 3 92 ,2 0 5 5 3 ,8 4 5 6 Hình 2.2.2 Sơ m ng i n PAII Theo phương án m ng i n liên thông Hình 2.2.2 ư ng dây liên thông là N -2-4 các ph t i còn l i n i th ng v i ngu n Tính toán ti t di n dây d n N -2: ư ng dây này c p i n cho c PT 2 và PT 4 Dòng công... TG1 110kv TG2 ÁN MÔN H C LƯ I I N GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG 35 L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N CHƯƠNG 4: CÂN B NG CHÍNH XÁC CÔNG SU T 4.1 Xác nh sơ Xét ch thay th ph t i c c Trong ch i Ta có U N = 110%U dm = 121kV khi ph t i c c i này ư ng dây ư c ưa và làm vi c c hai m ch, tr m bi n áp có hai may bi n áp ư c ưa vào v n hành song song c hai máy Tính toán cho Sơ ư... l n, có th ch p nh n ư c V y PAII m b o yêu c u v m t k thu t 2.2.2.3 Phương án III 1 ,31 58 2 80,62 NÐ 22, 36 0 104,4 3 92 ,20 5 53,8 4 7 ,5 56 5 6 Hình 2.2.3 Sơ m ng i n PAIII Xét phương án lư i i n m ch vòng là N -4-6-N Dòng công su t ch y trên N -4 : 21 SVTH: TR N VĂN HI N L P 52KT GVHD: Th.S NGUY N TH HUY N PHƯƠNG ÁN MÔN H C LƯ I I N SN = −4 = S 4 (l N lN + l4−6 ) + S6 l N − 6 + l4 − 6 + l N −... P=8,12 MW T ng v n u tư xây d ng ư ng dây : K =134635,03.106( ) T ng t n th t i n năng : ∆A =∆P τ = 8,12.3411 = 27697,32MWh Chi phí tính toán hàng năm: Z = (0,125+0,04) 134635,03.106+27697,32.103 700= 41,594.ͳͲଽ ( ) 2.3.2.2 Phương án II Tính toán tương t như phương án I k t qu t ng h p trong b ng sau B ng 2.3.2b T n th t i n áp và v n ư ng dây N -1 N -3 N -5 N -6 N -2 P2-P4 T ng Ký hi u dây d n AC-120