Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế là một lĩnh vực quan trọng và khó khăn trong công việc của người kỹ sư nói chung, đặc biệt với các kỹ sư Hệ Thống Điện. Đồng thời cần phải xác định rằng công việc thiết kế mạng lưới điện là công việc cơ bản mà bất kỳ kỹ sư hệ thống điện nào cũng phải biết và biết về nhiều phương diện.
Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện LỜI MỞ ĐẦU - CHƯƠNG : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG - 1.1 Phân tích nguồn phụ tải - 1.2 Cân công suất tác dụng - 1.3 Cân công suất phản kháng hệ thống - CHƯƠNG : DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT - 2.1 Mở đầu - 2.2 Phương án nối dây - 2.2.1 Sơ đồ nối dây - 2.2.2 Tính điện áp vận hành mạng điện - 2.2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn đoạn đường dây phương án chọn - 2.2.4 Tính tổn thất điện áp mạng điện trường hợp vận hành bình thường chế độ cố - 2.2.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng trường hợp cố - 10 2.3 Phương án nối dây - 14 2.3.1 Sơ đồ nối dây - 14 2.3.2 Tính điện áp vận hành mạng điện - 14 2.3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn đoạn đường dây phương án chọn - 15 2.3.4 Tính tổn thất điện áp mạng điện trường hợp vận hành bình thường chế độ cố - 17 2.3.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng trường hợp cố - 19 2.4 Phương án nối dây - 20 2.4.1 Sơ đồ nối dây - 20 2.4.2 Chọn điện áp vận hành mạng điện - 21 2.4.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn - 21 2.4.4 Tính tổn thất điện áp chế độ vận hành bình thường chế độ cố - 22 2.4.5 kiểm tra điều kiện phát nóng - 23 2.5 Phương án nối dây thứ - 24 2.5.1 Sơ đồ nối dây phương án - 24 2.5.2 Chọn điện áp vận hành mạng điện - 25 2.5.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn - 25 2.5.4 Tính tổn thất điện áp chế độ vận hành bình thường chế độ cố - 25 2.5.5 kiểm tra điều kiện phát nóng - 27 2.6 Phương án nối dây - 28 2.6.1 Sơ đồ nối dây mạng điện - 28 Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : eBook for You NỘI DUNG Thiết kế mạng hệ thống điện 2.6.2 Tính dịng cơng suất chạy đoạn đường dây - 28 2.6.3 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện : - 29 2.6.4 Lựa chọn tiết diện dây dẫn : - 30 2.6.5 Tính tổn thất điện áp mạng điện : - 30 2.6.6 kiểm tra điều kiện phát nóng - 32 CHƯƠNG : SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN - 34 3.1 Đặt vấn đề - 34 3.2 Tính tốn phưong án - 36 3.2.1 Phương án - 36 3.2.2 Phương án - 38 3.2.3 Phương án - 40 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM HẠ ÁP SƠ ĐỒ NỐI DÂY HỢP LÝ CỦA TRẠM BIẾN ÁP VÀ MẠNG DIỆN .- 43 4.1 Xác định số lượng công suất MBA : - 43 4.1.1.Xác định số lượng MBA: - 43 4.1.2.Xác định công suất MBA : - 43 4.2.Sơ đồ trạm - 44 4.3 Sơ đồ thay chi tiết mạng điện: - 45 CHƯƠNG : TÍNH CƠNG SUẤT BÙ TỐI ƯU CỦA CÁC THIẾT BỊ BÙ TRONG MẠNG ĐIỆN .- 46 5.1 Ngun tắc tính tốn bù cơng suất kinh tế : - 46 5.2 Xác định công suất bù kinh tế cho phụ tải : - 46 CHƯƠNG : TÍNH CHÍNH XÁC MẠNG ĐIỆN & CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH PHÙ HỢP CHO TRẠM BIẾN ÁP - 49 6.1 Tính phân bố cơng suất & Tính xác ĐA nút : - 49 6.1.1 Chế độ phụ tải cực đại: - 49 6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu : - 53 6.1.3 Chế độ sau cố : - 55 6.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho mạng điện - 56 6.2.1 Chọn đầu điều chỉnh cho MBA trạm : - 57 6.2.2 Chọn đầu điều chỉnh cho MBA trạm cịn lại : - 58 CHƯƠNG : TÍNH GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN VÀ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ , KĨ THUẬT - 59 7.1.Tính giá thành tải điện : - 59 7.1.1.Tính tổng điện phụ tải yêu cầu A : - 59 7.1.2.Tính chi phí hàng năm Y : - 59 7.1.3.Giá thành tải điện : - 60 7.2.Bảng tổng kết tiêu kinh tế kỹ thuật mạng điện : - 61 - Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : eBook for You Đồ án môn học Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện LỜI MỞ ĐẦU Là nguồn lượng sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực hoạt động kinh tế đời sống người ,Điện trở thành nguồn lượng thiếu Điều đ đặt nhiệm vụ quan trọng kỹ sư Hệ Thống Điện Một nhiệm vụ thiết kế mạng hệ thống điện Thiết kế lĩnh vực quan trọng khó khăn cơng việc người kỹ sư nói chung, đặc biệt với kỹ sư Hệ Thống Điện Đồng thời cần phải xác định công việc thiết kế mạng lưới điện công việc mà kỹ sư hệ thống điện phải biết biết nhiều phương diện qúa trình sản xuất ,truyền tải, phân phối tiêu thụ điện ; chất vật lý tượng sảy phần tử đường dây truyền tải điện ; phương pháp xác định thông số phần tử sơ đồ thay chúng,cũng sơ đồ thay mạng hệ thống điện phương pháp tính thơng số chế độ mạng hệ thống điện biện pháp giảm tổn thất ; nâng cao độ tin cậy chất lượng điện … Đồ án môn học “ Thiết kế mạng hệ thống điện “ hoàn thành hướng dẫn tận tình thầy gio NGUYỄN VĂN ĐẠM Em chân thành cảm ơn dẫn thầy giáo Người thiết kế: Nguyễn Quốc Nghĩa Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -1- eBook for You Qua đồ án ,sinh viên chúng em có kiến thức Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện CHƯƠNG : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Phân tích nguồn phụ tải Bảng số liệu phụ tải Các số liệu Các hộ tiêu thụ Phụ tải cực đại(MW) 36 25 18 25 Hệ số công suất cosφ KT Điện áp danh định lưới 36 I Yêu cầu điều chỉnh điện áp 18 0.9 Mức đảm bảo cung cấp điện 10 KV 1.2 Cân công suất tác dụng Một đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn điện đến hộ tiêu thụ không thẻ tích luỹ điện thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất công suất hộ tiêu thụ,kể tổn thất công suất mạng điện,nghĩa cần thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoải để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có dự trữ định công suất tác dụng hệ thống Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng ,liên quan đến vận hành phát triển hệ thống điện Ta có phương trình cân công suất tác dụng hệ thống: Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -2- eBook for You điện thứ cấp Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện ∑PF =∑PYC = m∑Ppt +∑∆P +∑Ptd+∑Pdt (1.2.1) Trong : ∑PF:Tổng cơng suất tác dụng phát từ nguồn phát ∑Ppt:Tổng công suất tác dụng phụ tải chế độ phụ tải ∑∆P :Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện ∑Ptd :Tổng công suất tự dùng nhà máy điện ∑Pdt :Tổng công suất dự trữ mạng điện m :hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại Một cách gần ta thay cơng thức: ∑PF = ∑Ppt +5%∑Ppt (1.2.2) ∑PF =∑Pyc = 1,05.( 36+25+15+25+18+36 )= 165.9 (MW) Việc cân công suất tác dụng giúp cho tần số lưới điện giữ ổn định 1.3 Cân công suất phản kháng hệ thống Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm.Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng ,mà cịn công suất phản kháng Sự cân công suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện.Nếu công suất phản kháng phát lớn công suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng điện tăng ,ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm.Vì để đảm bảo chất lượng điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống ,cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -3- eBook for You Theo bảng số liệu vê phụ tải cho ta có : Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện Phương trình cân cơng suất phản kháng hệ thống: ∑QF = ∑Qyc =m∑Qpt +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +∑Qtd +∑Qdt (1.3.1) Trong đó: ∑QF :Tổng cơng suất phản kháng nguồn điện phát ∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu hệ thống ∑Qpt :Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại ∑QL :Tổng công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện ∑Qc : tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ∑∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp ∑Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện m :hệ số đồng thời Trong tính tốn sơ ta tính tổng cơng suất phản kháng u cầu hệ thống công thức sau đây: ∑Qyc = ∑Qpt + 15%∑Qpt (1.3.2) Công suất phản kháng phụ tải tính theo cơng thức sau Q =P* tgφ (1.3.3) Từ cosφ= 0.9 ta suy tgφ= 0.48 Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -4- eBook for You ∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ hệ thống Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện Ta có bảng số liệu sau: bảng 1.3.1:công suất phản kháng phụ tải Các hộ phụ tải Q(MVAr 17.436 12.108 8.7178 12.108 8.7178 17.436 ) Áp dụng cơng thức 1.3.2 ta có ∑Qyc=1.05*(17.436+12.108+8.7178+12.108+8.7178+17.436) =76.523MVAr Ta lại có :∑QF = ∑PF *tgφ = 165.9*0.62=102.82 MVAr Từ kết tính tốn ta nhận thấy tổng cơng suất phản kháng nguồn phát lớn lượng công suất phản kháng yêu cầu hệ eBook for You thống.Vây ta tiến hành bù công suất phản kháng Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -5- Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện CHƯƠNG : DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 2.1 Mở đầu Các tiêu kinh tế kỹ thuật mạng diện phụ thuộc nhiều vào sơ đồ Vì sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ , đảm bảo độ tin cậy cần thiết chất lượng điện yêu cầu hộ tiêu thụ, thuận tiện an toàn vận hành ,khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải Từ sơ đồ mặt nguồn điện phụ tải cho đưa phương án nối dây cho mạng điện trên.Qua tiến hành đánh giá sơ giữ lại phương án sau tiến hành tính tốn thơng eBook for You số phương án 2.2 Phương án nối dây 2.2.1 Sơ đồ nối dây N§ Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -6- Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện 2.2.2 Tính điện áp vận hành mạng điện Điện áp vận hành mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến tiêu kinh tế kỹ thuật ,cũng đặc trưng kỹ thuật mạng điện Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố :công suất phụ tải ,khoảng cách phụ tải nguồn cung cấp điện,vị trí tương đối phụ tải với nhau,sơ đồ mạng điện Điện áp định mức mạng điện chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ mạng điện xác định theo giá trị cơng suất đoạn đường dây mạng điện Có thể tính điện áp định mức đường dây theo cơng thức kinh nghiệm sau: (2.1) Trong : li : khoảng cách truyền tải đoạn đường dây thứ i (km) Pi :Công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt nguồn điện phụ tải ta có điện áp vận hành đoạn đường dây sau: Xét đường dây ND1: Uvh1=4,34 l1 +16.P1 =4,34 58,31+16.36=109.31 (kV) Tương tự ta có bảng sau: Đoạn đường dây Chiều dài Công suất đoạn đường truyền tải dây ,km ,MVA Điện áp định Điện áp vận mức hành,kv mạng diện ,kv N-1 58,31 36 109.31 N-2 60 25 93.083 Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -7- eBook for You Uvhi = 4,34 li 16.Pi Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện N-3 67,082 18 81.781 N-4 60,828 25 93.166 N-5 78,102 18 83.041 N-6 76,158 36 110 110.83 Điện áp vận hành tính phương án dùng làm điện áp vận hành chung cho phương án 2.2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn đoạn đường dây phương án chọn Các mạng điện 110kv thực chủ yếu đường dây không.Các dây dẫn sử dụng dây nhôm lõi thép (AC) Đối với mạng điện khu vực ,các tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ kinh tế dòng Fkt I max J kt eBook for You điện nghĩa : (2.2) Trong : Imax : dịng điện chạy đường dây chế độ phụ tải cực đại,A; Jkt : mật độ kinh tế dòng điện,A/mm2 Với dây AC Tmax =5000h ta tra bảng có : Jkt = 1.1A/mm2 Dòng điện chạy đường dây chế độ phụ tải cực đại tính cơng thức : Imax = Smax n.U dm 103 A (2.3) Trong : n: số mạch đường dây Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : -8- Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện 5.2 Xác định công suất bù kinh tế cho phụ tải : Kêt tính tốn bù cơng suất kinh tế cho phụ tỉa tính theo (*) cho bảng kết cho dễ đánh giá : Qmax Phụ tải Pmax (cũ) cos (cũ) Qmax (cũ) Qbi PT I 36 0,9 17.436 4.0002 13.435 0.93688 PT II 25 0,9 12.108 2.6969 9.4111 0.93588 PT III 18 0,9 8.7178 0.22469 8.4931 0.90438 PT IV 25 0,9 12.108 2.8143 9.2937 0.93733 PT V 18 0,9 8.7178 1.344 7.3738 0.92536 PT VI 36 0,9 17.436 5.603 11.833 0.95 cos (mới) eBook for You (mới) Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : - 48 - Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện CHƯƠNG : TÍNH CHÍNH XÁC MẠNG ĐIỆN & CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH PHÙ HỢP CHO TRẠM BIẾN ÁP 6.1 Tính phân bố cơng suất & Tính xác ĐA nút : 6.1.1 Chế độ phụ tải cực đại: Điện áp góp cao áp nhà máy điện phụ tải cực đại xác định :UN = 110%.Udm =1,1.110 =121 (kV) a) Đoạn ND1: S N1 S ' N1 Z D1 Z B1 U’1H -jQCC1 -jQCD1 B1/2 S B1 U1C S ' ' N1 B1/2 ∆S0B1 Hình 4.2 Sơ đồ thay mạng điện ND1 Ta tính tốn theo giai đoạn : Giai đoạn 1: Tính dịng cơng suất Chúng ta lấy điện áp nút ,1’ điện áp danh định mạng cao áp : U 1C = U'1H = U dd = 110 kV Tổn thất công suất cuộn dây máy biến áp : S12 u n %.S12 ΔSB1 = 2ΔPn + j S dm 100.Sdm 40 10,5.402 = 2.0,145 + j.0,5 32 100.32 = 0.41815+4.8448iMVA Công suất trước tổng trở Z B1 máy biến áp : SB1 = S1 + SB1 =36.4182+18.2802iMVA Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : S1 eBook for You N - 49 - Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện Tổn thất công suất lõi thép máy biến áp : S0B1 = 2.P0B1 + j 2.Q0B1 = 0.07+0.48iMVA Công suất điện dung cuối đường dây ND1 : Q CC1 = B1 U dm = 1.8697MVAr Công suất sau tổng trở Z D1 đường dây ND1 : S' ' N1 = SB1 + S0B1 - j Q CC1 = 36.4882+16.8905iMVA Tổn thất công suất tổng trở Z D1 đường dây ND1 : SD1 = 1.2855+1.6711iMVA Công suất trước tổng trở Z D1 đường dây ND1 : eBook for You S' N1 = S' ' N1 + SD1 =37.7736+18.5616iMVA Công suất điện dung đầu đường dây ND1 : Q CD1 == B1.U N =2.2623MVAr Công suất đầu đường dây N1 : S N1 = S' N1 - j Q CD1 = 37.7736+16.2993iMVA Giai đoạn 2: Tính xác điện áp nút Tổn thất điện áp đường dây N1: U N1 P' N1 R D1 Q' N1 R D1 4.9222kV UN Điện áp nút : U1C U N U N1 = 121 -4.9222= 116.0778kV Tổn thất điện áp máy biến áp : U B1 PB1.R B1 Q B1.R B1 3.7918 kV U1C Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : - 50 - Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện Điện áp phía hạ áp máy biến áp quy đổi phía cao áp : U'1H = U1C - ΔUB1 = 112.3593 kV Tổn thất điện đường dây ND1 : Add= PD1 = 4384.6426MWh Tổn thất điện máy biến áp 1: Aba=2 Po.t+(1/2) Pn*(S1/SddBA1) =969.7726MWh b) Đoạn NDi (i =2 : ): eBook for You Ta tính hồn tồn tương tự đoạn ND1 với sơ đồ tương tự ,có bảng sau: c) Cân xác cơng suất : Tổng cơng suất phát từ nhà máy: Sf = 165.7514+59.76645i (MVA) Pf = 165.7514 (MW) Pf tan(φnm) =102.7235 ( MVAr) Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : - 51 - Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện Qf= 59.7665 ( MVAr) Ta thấy thõa mãn hệ thức : Pf.tan(φnm) Qf eBook for You Do cân cơng suất xác cho mạng Sinh viên: Nguyễn Quốc Nghĩa Lớp : - 52 - Đồ án môn học Thiết kế mạng hệ thống điện 6.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu : Trong chế độ phụ tải cực tiểu , cắt bớt MBAở phụ tải thỏa mãn điều kiện sau: Spt