Đồ án Đề Tài: Thiết kế lưới điện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Lời nói đầu Ngày điện trở thành dạng lượng thay lĩnh vực đời sống sản xuất Đi đôi với việc tăng cường lực sản xuất điện phục vụ đời sống vấn đề truyền tải điện Việc truyền tải điện ba khâu trình sản xuất, tiêu thụ phân phối điện Thực tế hệ thống điện có vận hành ổn định hay không phụ thuộc nhiều hệ thống truyền tải Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn đường dây tải điện Đồng thời mức độ tin cậy hệ thống cung cấp điện định hệ thống truyền tải điện Do việc thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống điện luôn phải đề cao Trong khn khổ đồ án có nhiều chi tiết đơn giản hoá sở quan trọng cho việc thiết kế hệ thống điện lớn Đồ án tốt nghiệp em bao gồm hai nhiệm vụ lớn sau: Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực Phần 2: Thiết kế trạm biến áp kiểu treo 100 kVA, 22/0,4 kV Với nỗ lực thân em giúp đỡ tận tình thầy môn Hệ thống điện, đồ án hoàn thành Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Lân Tráng người trực tiếp hướng dẫn em thực đồ án Em kính mong góp ý, bảo thầy cô để đồ án em hoàn thiện Hà Nội, tháng 11 năm 2006 Sinh viên Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệệp Thiết kế lưới điện đ Nguyễn Ngoc Hùng H PHẦN 1: THIẾT KẾ LƯỚII ĐIỆN KHU K VỰC C CHƯƠNG G1 PH HÂN TÍCH H NGUỒN N VÀ PHỤ Ụ TẢI - CÂ ÂN BẰNG G SƠ BỘ CÔNG C SU UẤT TRON NG HỆ TH HỐNG 1.1 Các số liiệu ngu uồn cung ccấp phụ ụ tải 1.1 1.1 Vị trí c nguồn n cung cấp p phụ tả ải Thheo đầu bàii ta có vị trrí nguồồn cung cấpp phụ tải hìình vẽ: Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nguồ ồn điện phụ tải Sin nh viên: Ngu uyễn Ngọc Hùng H - Hệ th hống điện ng U Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện 1.1.2 Nguồn cung cấp a Hệ thống điện Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn, hệ số cơng suất góp 110 kV hệ thống 0,8 Vì cần phải có liên hệ hệ thống nhà máy điện để trao đổi công suất hai nguồn cung cấp cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường chế độ vận hành Mặt khác, hệ thống có cơng suất vơ lớn chọn hệ thống nút cân abừng công suất nút sở điện áp Ngoài hệ thống có cơng suất vơ lớn khơng cần phải dự trữ công suất nhà máy điện, nói cách khác cơng suất tác dụng phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện b Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiết điện gồm có tổ máy công suất Pđm = 60 MW, cos ϕ =0,8, Uđm=10,5 kV Như tổng công suất định mức nhà máy bằng: × 60 = 240 MW Nhiên liệu nhà máy nhiệt điện than đá, dầu khí đốt Hiệu suất nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%) Đồng thời công suất tự dùng nhiệt điện thường chiếm khoảng % đến 15 % tùy theo loại nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định phụ tải P ≥ 70 % Pđm; P ≤ 30 % Pđm máy phát ngừng làm việc Công suất phát kinh tế nhà máy nhiệt điện thường (80 ÷ 90 %)Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 85 % Pđm, nghĩa là: Pkt=85%Pđm Do kho phụ tải cực đại máy phát vận hành tổng công suất tác dụng phát nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 85% × × 60 = 204 MW Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Trong chế độ khụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng máy phát để bảo dưỡng, ba máy phát cịn lại phát 85%Pđm, nghĩa tổng cơng suất phát nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 85% × × 60 = 153 MW Khi cố ngừng máy phát, ba máy phát lạo phát 100%Pđm, vậy: PF = × 60 = 180 MW Phần công suất thiếu chế độ vận hành cung cấp từ hệ thống điện 1.1.3 Số liệu phụ tải Hệ thống cấp điện cho phụ tải có Pmin = 0,5 Pmax, Tmax = 5300 h Công suất tiêu thụ phụ tải điện tính sau: Qmax = Pmax tgϕ S& =P + jQ max max max 2 S max = Pmax + jQmax Phụ tải Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Số liệu Pmax (MW) 32 26 30 34 30 32 30 34 30 Pmin (MW) 16 13 15 17 15 16 15 17 15 cos ϕ 0,90 0,90 0,90 0,85 0,92 0,90 0,90 0,92 0,92 Qmax (MVAr) 15,49 12,58 14,52 21,08 12,78 15,49 14,52 14,48 12,78 Qmin (MVAr) 7,74 Smax (MVA) 35,55 28,89 33,33 40,00 32,61 35,55 33,33 36,96 32,61 Smin (MVA) 17,78 14,44 16,66 20,00 16,30 17,78 16,66 18,48 16,30 Loại phụ tải I I III I I I III I I Yêu cầu điều T KT T KT T T T KT T 22 22 22 22 22 22 22 22 22 6,29 7,26 10,54 6,39 7,74 7,26 7,24 6,39 chỉnh điện áp Điện áp thứ cấp Tổng công suất max (MVA) 278 + j133,72 Bảng 1.1 Số liệu phụ tải 1.1.4 Kết luận Ở hai nguồn có phụ tải số nên thiết kế đường dây liên lạc nhà máy hệ thống đường dây qua phụ tải Để đảm bảo kinh tế phụ tải cấp điện từ nguồn gần Phụ tải cấp điện trực tiếp từ nhà máy, phụ tải cấp điện từ hệ thống Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần 53,8 km, đến phụ tải xa 80,6 km Đối với phụ tải gần nguồn xác suất cố đường dây nên thường sử dụng sơ đồ cầu ngoài, phụ tải xa nguồn có xác suất cố đường dây lớn nên sử dụng sơ đồ cầu Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện 1.2 Cân công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng hệ thống điện truyền tải tức thời điện từ nguồn đến hộ tiêu thụ tích trữ điện thành số lượng nhận thấy 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 cân với công suất hộ tiêu thụ, kể tổn thất công suất mạng điện, nghĩa cần phải thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoài để đảm bảo cho 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 Vì phương trình cân cơng suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống điện thiết kế có dạng: PNĐ + PHT = Ptt = ∑ Pmax + ∑ ΔP + Ptd + Pdt (1.1) đó: PNĐ - tổng công suất nhà máy nhiệt điện phát PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống Ptt – Công suất tiêu thụ m – hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại ( m=1) ∑ Pmax - tổng công suất phụ tải chế độ cực đại ∑ ΔP - tổng tổn thất mạng điện, tính sơ lấy ∑ ΔP = 5%∑ Pmax Ptd – công suất tự dùng nhà máy điện, lấy 10% tổng công suất đặt nhà máy Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Pdt – công suất dự trữ hệ thống, cân sơ lấy Pdt = 10% ∑ Pmax , đồng thời công suất dự trữ cần phải công suất định mức tổ máy phát lớn hệ thống điện khơng lớn Bởi hệ thống điện có cơng suất vơ lớn nên công suất dự trữ lấy hệ thống, nghĩa Pdt = Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại xác định từ bảng 1.1 bằng: ∑ Pmax = 278 MW Tổng tổn thất cơng suất tác dụng mạng điện có giá trị: ΔP = 5%∑ Pmax =5% × 278 = 13,9 MW Công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện: Ptd = 10%Pđm =10% × 240 = 24 MW Vậy tổng cơng suất tiêu thụ mạng điện có giá trị: Ptt = 278 + 13,9 + 24 = 315,9 MW Theo mục 1.1.2.b, tổng công suất nhà máy điện phát theo chế độ kinh tế là: PNĐ = Pkt = 204 MW Như chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho phụ tải bằng: PHT = Ptt - PNĐ = 315,9 – 204 = 111,9 MW 1.3 Cân công suất phản kháng Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản suất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng mà công suất phản kháng Sự cân cơng 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 Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện công suất phản kháng phát lớn cơng suất tiêu thụ điện áp mạng tăng, ngược lại thiếu cơng suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế có dạng: QF + QHT = Qtt = m ∑ Qmax + ∑ ΔQ − ∑ Q + ∑ Q L C b +Qtd +Qdt (1.2) đó: QF – tổng cơng suất phản kháng nhà máy phát QHT – công suất phản kháng hệ thống cung cấp Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ ∑ Qmax - tổng công suất phản kháng chế độ phụ tải cực đại phụ tải ∑ ΔQ L - tổng tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện ∑ QC - tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra, tính sơ lấy ∑ ΔQ = ∑ Q L C ∑ Qb - tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp, tính toán sơ lấy ∑ Qb = 15%∑ Qmax Qtd – công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện Qdt – công suất phản kháng dự trữ hệ thống, cân sơ lấy 15% tổng công suất phản kháng phần bên phải phương trình (2.2) Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt lấy hệ thống nghĩa Qdt =0 Như tổng công suất phả kháng nhà máy điện phát bằng: QF = PF.tg ϕ F = 204.0,75 = 153 MVAr Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Công suất phản kháng hệ thống cung cấp bằng: QHT = PHT.tg ϕ HT = 111,9.0,75 = 83,93 MVAr Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại theo mục (1.1.2.b): ∑ Qmax = 133,72 MVAr Tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp: ∑ Qb =15% × 133,72 = 20,06 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện có giá trị: Qtd = Ptd.tg ϕ td Với cos ϕ td =0,75 tg ϕ td =0,88 thì: Qtd = 24.0,88 = 21,12 MVAr Như tổng công suất tiêu thụ mạng điện: Qtt = 133,72 + 20,06 +21,12 = 174,9 MVAr Tổng công suất nhà máy hệ thống phát ra: QF + QHT = 153 + 83,93 = 236,93 MVAr Từ kết tính tốn nhận thấy rằng, cơng suất phản kháng nguồn cung cấp lớn công suất phản kháng tiêu thụ, khơng cần bù cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế Chương DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY – SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1 Dự kiến phương án Các tiêu kinh tế kỹ thuật mạng điện phụ thuộc nhiều vào sơ đồ Vì sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 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 Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí ... đơn giản hố sở quan trọng cho việc thiết kế hệ thống điện lớn Đồ án tốt nghiệp em bao gồm hai nhiệm vụ lớn sau: Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực Phần 2: Thiết kế trạm biến áp kiểu treo 100 kVA,... Sinh viên Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hùng - Hệ thống điện ng Bí Đồ án tốt nghiệệp Thiết kế lưới điện đ Nguyễn Ngoc Hùng H PHẦN 1: THIẾT KẾ LƯỚII ĐIỆN KHU K VỰC C CHƯƠNG G1 PH HÂN TÍCH H NGUỒN N VÀ... tốt nghiệp Thiết kế lưới điện Lời nói đầu Ngày điện trở thành dạng lượng thay lĩnh vực đời sống sản xuất Đi đôi với việc tăng cường lực sản xuất điện phục vụ đời sống vấn đề truyền tải điện Việc