TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN ********** CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc & NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4-H3 I. Đề tài 1. Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70% 2. Phần 2: Khối lượng 30% II. Số liệu thiết kế lƣới điện 1. Sơ đồ địa lý: 2. Phụ tải:    Số liệu/ Hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9   28 28 25 31 23 24 20 28 32   15 15 12 17 15 15 18 10 20  0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Điều chỉnh điện áp KT KT KT KT T T KT T KT Loại hộ phụ tải I I I I III I I I I Điện áp thứ cấp (kV) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 3. Nguồn điện - Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,  - Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 4x50 MW,   . Giá 1kWh điện năng tổn thất: 1000 đồng/kWh III. Nội dung phần thiết kế lƣới điện khu vực: ● Phân tích nguồn và phụ tải. ● Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện. ● Lựa chọn điện áp ● Dự kiến các phương án của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ thuật. ● So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn phương án tối ưu. ● Lựa chọn máy bién áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy điện và các trạm phân phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện. ● Tính toán điều chỉnh điện áp. ● Tính toán giá thành tải điện. IV. Nội dung phần chuyên đề Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện. V. Yêu cầu các bản vẽ Gồm 5 bản: ● 01 bản vẽ sơ đồ các phương án nối dây ● 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính ● 01 bản vẽ sơ đồ thay thé tính toán ● 02 bản vẽ về ổn định Ngày giao đề tài: ……/……/201… Ngày hoàn thành: ……/……/201… Trưởng khoa Giáo viên hướng dẫn Th. S Hoàng Thu Hà LỜI MỞ 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 xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển. 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 yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực và tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:  Phần I: từ chương 1 đến chương 8 với nội dung: “Thiết kế mạng lưới điện khu vực 110 kV”.  Phần II: gồm chương 9 đến chương 11 với nội dung: “Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha chạm đất tại đầu đường dây gần máy phát điện”. Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn mạng và hệ thống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô ThS. Hoàng Thu Hà, cô đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản đồ án tốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết. Em rất mong nhận được sự nhận xét góp ý của các thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2013 Sinh viên Mai Hoàng Trúc MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC CHƢƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 1 1.1. Nguồn điện: 1 1.2. Phụ tải: 2 1.3. Cân bằng công suất tác dụng: 4 1.4. Cân bằng công suất phản kháng: 5 1.5. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn: 6 1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại: 7 1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 7 1.5.3. Chế độ sự cố: 8 CHƢƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI 10 2.1. Đề xuất các phương án nối dây: 10 2.2. Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện: 15 2.2.1. Nhóm 1: 16 2.2.2. Nhóm 2: 17 2.2.3. Nhóm 3: 18 2.2.4. Nhóm 4: 20 2.2.5. Nhóm 5: 22 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 23 3.1. Phương pháp chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp trong mạng: 23 3.1.1. Chọn tiết diện dây dẫn: 23 3.1.2. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện: 24 3.2. Áp dụng cho từng nhóm và từng phương án: 24 3.2.1. Nhóm 1: 24 3.2.2. Nhóm 2: 27 3.2.3. Nhóm 3: 30 3.2.4. Nhóm 4: 33 3.2.5. Nhóm 5: 34 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 35 4.1. Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế: 35 4.2. Tính kinh tế cho các phương án đề xuất của các nhóm: 36 4.2.1. Nhóm 1: 36 4.2.2. Nhóm 2: 37 4.2.3. Nhóm 3: 38 4.2.4. Nhóm 4: 38 4.2.5. Nhóm 5: 39 4.3. Lựa chọn phương án tối ưu: 39 CHƢƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƢƠNG ÁN ĐƢỢC CHỌN 41 5.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp : 41 5.1.1. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện: 41 5.1.2. Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp: 42 5.2. Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện: 43 5.2.1. Sơ đồ nối điện cho trạm nguồn: 43 5.2.2. Sơ đồ nối điện cho trạm trung gian: 44 5.2.3. Sơ đồ nối điện cho trạm cuối (trạm hạ áp): 45 CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 47 6.1. Chế độ phụ tải cực đại: 47 6.1.1. Các đường dây cung cấp cho phụ tải 1,2,3,5,6,7,8,9: 47 6.1.2. Đường dây NĐ-4-HT: 54 6.1.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống: 57 6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 57 6.2.1. Tính toán dòng công suất: 57 6.2.2. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống: 59 6.3. Chế độ sự cố 59 CHƢƠNG 7: TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 61 7.1. Tính điện áp tại các nút phụ tải trong mạng điện 61 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại: 61 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 63 7.1.3. Chế độ phụ tải sự cố: 65 7.2. Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 66 7.2.1. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 70 7.2.2. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp bộ điều chỉnh điện áp dưới tải . 71 CHƢƠNG 8: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 74 8.1. Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 74 8.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 75 8.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện 75 8.4. Các loại chi phí và giá thành 75 8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm 75 8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm 76 8.4.3. Giá thành truyền tải điện năng 76 PHẦN II: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH KHI NGẮN MẠCH BA PHA CHƢƠNG 9: NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH 77 9.1. Các chế độ làm việc của hệ thống điện 77 9.1.1. Hệ thống điện 77 9.1.2. Các chế độ của hệ thống 77 9.1.3. Yêu cầu đối với các chế độ của hệ thống điện 78 9.2. Định nghĩa ổn định của hệ thống điện 79 9.3.Mục tiêu và phương pháp khảo sát ổn định động 80 9.3.1. Mục tiêu khảo sát ổn định động 81 9.3.2. Phương pháp khảo sát ổn định động 81 CHƢƠNG 10: LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ. TÍNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BAN ĐẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 84 10.1. Lập sơ đồ thay thế 84 10.1.1. Sơ đồ hệ thống điện và thông số các phần tử 84 10.1.2. Tính toán quy đổi các thông số 86 10.2. Tính toán chế độ làm việc ban đầu 88 10.2.1. Sơ đồ tính toán chế độ xác lập: 89 10.2.2. Tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch 89 CHƢƠNG 11: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA Ở ĐẦU ĐƢỜNG DÂY PHÍA NHÀ MÁY ĐIỆN 90 11.1. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 90 11.1.1. Tính tổng trở phụ tải 90 11.1.2. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 90 11.2. Đặc tính công suất sau ngắn mạch 93 11.3. Tính góc cắt và thời gian cắt 96 11.3.1. Tính góc cắt 96 11.3.2. Tính thời gian cắt 97 KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN [...]... Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà b Phương án 2b Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-6: √ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-8: √ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-5 là: √ Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 2b là 110 kV 2.2.3 Nhóm 3: a Phương án 3a: Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-7: √ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-9: √ Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 3a là 110 kV b Phương án. .. Phương án B Hình 2-3: Phương án nối dây của nhóm 2 2.1.3 Nhóm 3: Phương án A Phương án B Phương án C Hình 2-4: Phương án nối dây của nhóm 3 Sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4 – H3 14 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà 2.1.4 Nhóm 4: Phương án A Phương án B Phương án C Hình 2-5: Phương án nối dây của nhóm 4 2.1.5 Nhóm 5: Hình 2-6: Phương án nối dây của nhóm 5 2.2 Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện: ... thất điện áp lúc sự cố lớn  Vận hành phức tạp hơn Sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4 – H3 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà Hình 2-1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án 2.1.1 Nhóm 1: Hình 2-2: Phương án nối dây của nhóm 1 Sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4 – H3 13 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà 2.1.2 Nhóm 2: Phương án. .. chung Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-7: √ Điện áp tính toán trên đoạn NĐ-9: √ Điện áp tính toán trên đoạn 7-9: √ Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 3b là 110 kV Sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4 – H3 19 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà c Phương án 3c: Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-7 có giá trị là: ̇ ̇ ̇ Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 7-9: ̇ ̇ Điện áp tính toán... của nguồn, công suất cần cung cấp cho các phụ tải, hệ số công suất, loại hộ tiêu thụ,… ta có thể xác định được kết cấu của mạng điện và nhu cầu gia tăng phụ tải 1.1 Nguồn điện: Lưới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn:  Điện áp trên thanh góp hệ thống: U = 110 kV  Hệ số công suất trên thanh góp: cosφđm = 0,85 Để trao... bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và công suất phản kháng dự... Điện áp tính toán trên đoạn 3-1: √ Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 4b là 110 kV Sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4 – H3 21 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà c Phương án 4c Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-3 có giá trị là: ̇ ̇ ̇ Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 3-1: ̇ ̇ Điện áp tính toán trên đoạn HT-3: √ Điện áp tính toán trên đoạn 3-1 là: √ Như vậy, ta chọn điện. .. phản kháng do NĐ phát ra; QHT - công suất phản kháng do hệ thống cung cấp; Qtt - công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện; m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1); ∑Qmax - tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại ∑ΔQL - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng điện; ▪ ∑QC - tổng công suất phản kháng do điện. .. chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện Sinh viên: Mai Hoàng Trúc Lớp: Đ4 – H3 15 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Hoàng Thu Hà Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Chọn điện áp cho mạng là một trong những... phản kháng ở phần bên phải của phương trình Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0 Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,85 => tgφF = 0,62 Hệ số công suất của hệ thống là cosφ = 0,85 => tgφHT = 0,62 Hệ số công suất tự dùng là cosφtd = 0,85 => tgφtd = 0,62 Như vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là: Công suất phản kháng do hệ thống cung .   trong đó: ▪ P NĐ - tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra; ▪ P HT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống; ▪ P tt - công suất tiêu thụ trong mạng điện; ▪ m - hệ số đồng thời xuất. trong đó: ▪ Q F - tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra; ▪ Q HT - công suất phản kháng do hệ thống cung cấp; ▪ Q tt - công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện; ▪ m - hệ số đồng thời. 1); ▪ ∑P max - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại; ▪ ∑ΔP - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy   ; ▪ P td - công suất tự