BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1 MỤC LỤC : Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải- cân bằng công suất trong hệ thống điện. -3- Chương 2 Dự kiến các phương án và tính toán sơ bộ. -7- Chương 3 So sánh kinh tế các phương án. -34- Chương 4 Tính toán lựa chọn MBA và sơ đồ nối dây -39- Chương 5 Tính toán chế độ xác lập trong mạng điện. -44- Chương 6 Lựa chọn phương pháp điều chỉnh điện áp trong mạng điện. -69- Chương 7 Tính toán bù công suất phản kháng. -77- Chương 8 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế của mạng điện. -85- 2 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC Lời nói đầu MỞ ĐẦU Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là điều 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 đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế. Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo TS Trần Thanh Sơn đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Sinh viên 3 Nguyễn Quang Tùng Chương 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Sơ đồ địa lí nguồn và phụ tải của mạng lưới điện thiết kế: 1 N 1.1 Phân tích nguồn và phụ tải. 1.1.1 Nguồn: - Nguồn có công suất vô cùng lớn. - Công suất nguồn vô cùng lớn so với công suất phụ tải ( từ 5  7 lần) 4 - Mọi biến đổi của phụ tải thì điện áp trên thanh góp của nguồn không thay đổi. 1.1.2 Phụ Tải: Bảng 1.1: Thông số dữ kiện ban đầu. Phụ Tải Thuộc hộ loại S max (MVA) S min (MVA) cosφ T max (h) U H (KV) Yêu cầu điều chỉnh điện áp I 50 24 0.85 5000 22 KT 2 I 43 25 3 I 31 20 4 I 39 26 5 III 28 17 6 I 48 23 Ta có .P jPtg S ϕ ∗ = + .cosP S ϕ → = Ta có bảng sau: Bảng 1.2: Bảng các thông số của các phụ tải ở các chế độ cực đại và cực tiểu Phụ tải P max +jQ max (MVA) S max P min + jQ min (MVA) S min Loại hộ 1 42.5+ j26.35 50 20.4 + j12.65 24 I 2 36.55 + j22.66 43 21.25 + j13.18 25 I 3 26.36 + j16.34 31 17 + j10.54 20 I 4 33.15 + 20.55 39 22.1 + j13.7 26 I 5 23.8 + j14.76 28 14.45 + j8.96 17 III 6 40.8 + j25.3 48 19.55 + j12.12 23 I Tổng 203.15 +j125.96 239 114.75+j71.15 135 1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q cho các họ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử hệ thống. Nếu sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu thụ bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh tế hoặc làm phá vỡ hệ thống. Vì vậy cần phải cân bằng công suất. 5 1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống. Phương trình cân bằng công suất tác dụng: 6 1 PT F i m p i P P = = + ∆ ∑ Trong đó: m là hệ số đồng thời ra, ở đây m=1 P F là công suất tác dụng phát ra từ nguồn về các phụ tải P pt i là công suất tác dụng của phụ tải thứ i ∆P là tổn thất công suất tác dụng trong mạng lưới điện. Trong tính toán sơ bộ ta lấy 6 1 5% i P P = ∆ = ∑ => 5%.203.15 10.15( )P MW ∆ = = Như vậy : P F = 203.15 + 10.15 = 213.3 (MW) 1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng . Trong hệ thống, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất phản kháng và tác dụng. Cân bằng công suất tác dụng , trước tiên cần thiết để giữ được tần số bình thường trong hệ thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và ở từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm điện kháng giảm. Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng tới tần số và ngược lại. Như vậy giảm điện áp sẽ làm tăng tần số trong hệ thống và giảm tần số sẽ làm tăng điện áp. Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức sau: 6 6 1i pt bu F Q Q Q Q m i = ∑ + = + ∆ ∑ Trong đó : F Q là công suất phản kháng phát ra từ nguồn tới các phụ tải. bu Q ∑ là công suất phản kháng cần bù. pt Q i là công suất phản kháng cực đại của phụ tải thứ i của mạng có xét đến hệ số đồng thời ra ở đây m=1. Q ∆ tổn thất công suất phản kháng trong mạng lưới điện. 6 1 15% 15%*125.96 18.894( ) i MVAr pt Q Q i = = = = ∆ ∑ ( ) bu pt F Q Q Q Q ∑ ⇒ = + − ∆ Nếu 0 bu Q ∑ ≥ ⇒ cần bù Nếu 0 bu Q ∑ < ⇒ không cần bù (125.96 18.894) 144.854( )MVAr bu Q ∑ = + = CHƯƠNG 2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 Tính điện áp vận hành của mạng điện 7 Điện áp vận hành của cả mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật ,cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Điện áp định mức của cả mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố :công suất của phụ tải ,khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện,vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau,sơ đồ mạng điện Điện áp định mức của mạng điện được 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 đoạn đường dây trong mạng điện. Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau: U vhi = 4.34* Pili *16 + (2.1) Trong đó : l i : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km) P i :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW) Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện áp vận hành trên các đoạn đường dây của sơ đồ hình tia như sau: Đoạn đường dây Công suất truyền tải, S max (MVA) Công suất truyền tải P max (MW) Chiều dài đoạn đường dây (km) Điện áp vận hành (KV) Điện áp định mức của cả mạng điện N-1 50 42.5 45.89 116.93 110 (KV) N-2 43 36.55 48.47 109.22 N-3 31 26.35 52.48 94.50 N-4 39 33.15 36 103.29 N-5 28 23.8 56.92 90.80 N-6 48 40.8 32.45 113.61 Bảng 2.1: Điện áp vận hành của từng đoạn đường dây và điện áp vận hành của cả mạng điện. Như vậy ta chọn điện áp định mức cho toàn mạng điện là U dm = 110 kv 2.2 Dự kiến các phương án Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận phụ tải mới. 8 Từ sơ mặt bằng nguồn điện và các phụ tải đã cho ta có thể đưa ra các phương án nối dây cho các mạng điện nói trên. Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng đường dây 2 mạch, các hộ loại III được cấp điện bằng đường dây 1 mạch. Các yêu cầu chính đối với mạng điện: - Cung cấp điện liên tục. - Đảm bảo chất lượng điện. - Đảm bảo tính linh hoạt cao. - Đảm bảo an toàn. Để thực hiện yêu cầu cho các hộ cung cấp điện loại I cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời phải dự phòng tự động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ loại I cần sử dụng đường dây 2 mạch hay mạch vòng. Trên cơ sở phân tích có sơ đồ nối dây các phương án như sau: 2.2.1 Phương án 1 6 5 N 4 3 1 2 9 Đoạn đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Chiều dài L (km) 45.89 48.47 52.48 36 56.92 32.45 2.2.2 Phương án 2 6 5 N 4 3 1 2 Đoạn đường dây N-1 N-2 N-4 3-4 N-6 6-5 Chiều dài L (km) 45.89 48.47 36 28.46 32.45 37.2 2.2.3 Phương án 3 10 [...]... 0.423 Bảng 2.2 Dòng điện cho phép chạy lâu dài trên mỗi đoạn đường dây và điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây 2.3.1.3 Tổn thất điện áp trong mạng điện Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ chênh lệnh điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống... tác dụng để cung cấp cho các phụ tải do đó không xét đến vấn đề duy trì tấn số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng điện năng là giá trị của độ chênh lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp Tổn thất điện áp trong mỗi đường dây trong chế độ vận hành bình thường... điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong từng phương án Các mạng điên 110kv thường được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép(AC) Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là: Fkt = I max J kt Trong đó: Imax : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A; Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2... 114,52 mm2 Từ tiết diện tiêu chuẩn của các đoạn đường dây đã chọn ,tra bảng 33 trong sách mạng lưới điện 1 ta có dòng điện lâu dài cho phép chạy trên các đoạn đường dây và tra bảng 6 cho ta điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây đã chọn 16 r l n 0 Với điện trở của đường dây: R= (Ω) x l n 0 Điện kháng của đường dây: X = Đoạn Kiểu dây dẫn đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 Icp (A)... + ∑Q * x * 100( %) U dm i i i i 2 Trong đó ∆U ibt : tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ I, % Pi,Qi : Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i 17 Ri, xi : : điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ i Trong chế độ sự cố , đối với mạng điện trong phương án này đều đường dây 2 mạch nên tổn thất điện áp trong chế độ sự cố (đứt một đoạn đường dây) được tính... dòng điện sự cố sẽ gấp đôi giá trị dòng điện trong chế độ vận hành bình thường Tiết diện dây dẫn đã chọn sẽ thỏa mãn nếu dòng điện sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho phép Isc ≤ k*Icp Trong đó Isc :Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố nặng nề nhất Icp:Dòng điện cho phép ứng với kiểu dây dẫn đã chọn Ta có bảng số liệu sau: Đoạn đường dây Kiểu dây dẫn N-1 N-2 N-3 AC-120 AC-95 AC-70 18 Dòng điện. .. tư; atc= 0.125 avh: hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện; avh = 0.04 ∆A: Tổng tổn thất điện năng hàng năm c: Giá 1Kwh điện năng tổn thất: c= 500đ k : tổng các vốn đầu tư về đường dây Tính K K= ∑1.6*k0i*Ii Trong đó: koi : giá thành 1 km đường dây thứ i, đ/km li : chiều dài đoạn đường dây thứ i, km Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức: ∆A = ∑∆Pimax*τ Trong đó: τ :... công suất lớn nhất trong mạng ở chế độ phụ tải cực đại là: ∑∆Pmax =(1.28+ 1.12+ 0.51+ 1.53+ 0.25+ 1.31)= 6.01 (MW) Vậy ta có hàm chi phí tính toán hàng năm là: Z = (0.125+0.04)*116700.72*106+ 6.01*3411*500*103 = 29.5056738*109 đ KẾT LUẬN Tổng kết các phương án đã tính toán ở trên ta có bảng tổng kết sau: Phương án Z (VND) 34 Phương án 1 29.5256985*109 Phương án 2 29.5056738*109 Từ kết quả trên ta nhận... phù hợp Dòng sự cố trên đoạn N-1 là: I N −1sc = 93 *103 = 488.12( A) < I cp 3 *110 vậy tiết diện dây dẫn phù hợp + Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét Bởi trong mạch vòng đã xét chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 2.Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế dộ vận hành bình thường là: ∆U max% = ∆U N −1% = 40.25*6.01 + 24.95*18.4 *100 = 5.79% 1102 - Khi ngừng đoạn N-1 Tổn... đề ra đó là các phương án:  Phương án 1  Phương án 2 Các phương án này sẽ được so sánh về mặt kinh tế để chọn ra PA tối ưu CHƯƠNG 3 SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp 31 Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh các phương án là các chi phí tính toán hang năm, . BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1 MỤC LỤC : Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải- cân bằng công suất trong hệ thống điện. -3- Chương 2 Dự kiến các phương. nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện. Dù đã cố. đặc trưng bằng tần số của dòng điện và độ chênh lệnh điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. Khi thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn