Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình thiết kế hệ thống điện
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỊ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN GIÁO TRÌNH THIET KE HE THONG DIEN TP HO CHi MINH 2008 Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Diện CHUONG TONG QUAN VE THIET KE HE THONG ĐIỆN 1.1 GIỚI THỊ Thiết kế hệ thống trình xem xét hệ thống tổng thể lựa chọn phần tử hệ thống cho phần tử đáp ứng yêu cẩu kỹ thuật vận hành an tồn kinh tế Trong tình vậy, tồn hệ thống có tính kinh tế không loại trừ phan tử (sản xuất, truyền tải phân phối) Các yêu cầu vận hành hệ thông điện xem xét thực tảng phần tử hệ thống điện Can nghiên cứu yếu tố sau hệ thống điện Dữ liệu tải, độ lớn tỷ lệ phát thiết kế tiết bị nhà máy te Thiết kế đường dây lưới truyền tải để truyền cơng suất qua khoảng đích cho trước, thỏa mãn điều kiện kỹ thuật đặc tính điện yêu cầu Thi lệ thống phân phối Nối kết hệ thống Chọn điện áp: điều khiển hệ thống gồm có điều khiển điện áp diểu khién tai tác dụng tải kháng tổn hao hệ thông Bù đường dây , nghiên cứu ổn định độ tỉn cậy hệ thống Phác họa lưới điện kết hợp chúng để có thiết kể tốt Chọn cầu trúc hệ thống Thiết kế bảo vệ hệ thống: bảo vệ cố, bảo vệ chồng sét Sử dụng máy tính cơng cụ phân tích lưới điện AC để tính tốn chế dơ vận hành hệ thơng nhà máy đưa chế độ vận hành hiệu Ngoài yếu tố kỹ thuật vận hành đáng tin cậy kinh thống thiết kế lên kế họach đề cỏ 1.2 CHỌN CÔNG ST VÀ VỊ TRÍ NHÀ MÁY ĐIỆN 1.2.1 Cơng suất tổ máy phát điện Khi nhiệm vụ thiết kế phải chọn số lượng công suất máy phát điện cản chúý điểm sau đây: -_ Máy phát điện có cơng suất lớn vốn đầu tư tiêu hao nhiên liệu dẻ sản xuất đơn vị điện phí vận hành năm nhỏ ~_ Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hành sau, nên chọn máy phát điện loại Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thống Điện -1- Trường Đại Học Công Nghiệp ~ Khoa Điện Chọn điện áp định mức máy phát lớn dịng điện định mức, dòng điện ngắn mạch cấp điện lớn Do đó, ngày thống điện lớn Cơng cơng suất phát ra, thiết kế cơng điện áp nhỏ dễ dàng chọn khí cụ có khuynh | hướng tăng công suất tổ máy để phù hợp với hệ suất tổ máy lớn làm giảm giá thành đơn vị hiệu suất nhà máy tăng lên hệ thống diện có tổn thất lớn suất tổ máy lớn hơn, công suất tổ máy lớn không vượt 5% tải đỉnh hệ thống Hình bên giới thiệu quan với điện truyền tải hệ công suất tố máy lớn đặt theo hệ thống Hình 1.2.2 Vị trí nhà máy điện Vị trí nhà máy điện định nguồn Các điện phải nước, nhiên liệu hệ thống giao thơng có sẵn phí nhà máy, Các nhà máy cỡ lớn khó đặt xây dựng gần trung tâm tải Nhà máy nước thường đặt gần mỏ than truyền điện xa nhờ đường dây cao áp Điều làm phát triển đường dây cao áp nhà máy thủy đặt nơi có trữ lượng nên cẩn hệ thông truyền tải để đưa công suất trung tâm tải nước củo 1.3 CHỌN DUONG DAY VA DAC TINH KY THUAT DUONG DAY Thiết kế đường dây cần chon cấp điện áp phù hợp để truyền công suất cân thiết qua khoảng cách cho trước, trì độ sụt áp tổn hao giới hạn cho phép Lựa chọn cỡ dây, cách bố trí, khỏang cách dây dẫn pha, lọai sứ, phối hợp cách điện phải xét trước Các đặc tính nêu van đề cần xem việc thiết kế đường dây truyền tải EHV UHV xét truyền công suất lớn kỹ 1.4 CONG SUAT VÀ VỊ TRÍ CÁC TRAM BIEN AP Vị trí trạm truyền tải, trạm nhận trạm phân phối định bơi công suất phân phối đọan cho trước, điện áp hệ thống, điện áp rơi độ sụt áp Công suất máy biến áp định công suất mạch 1.4.1 Chọn máy biến áp: Máy biến áp thiết bị quan trọng, Trong hệ thống điện tông công suất máy biến áp lớn khỏang đến lần tổng công suất máy phát điện vi vay, vốn dầu tư cho máy biến áp vất, nhiều Người ta mong, muốn chọn số lượng máy biến áp công suất nhỏ mả đảm bảo an toàn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Chọn máy biến áp nhà máy điện trạm biến áp chọn loại số lượng công suất định mức hệ số máy biến áp 1.4.2 Vị trí trạm phụ Giáo Trình Thiết KẾ Hệ Thơng Diện -2- Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện Các điểm sau cần phải xem xét chọn vị trí trạm: Càng gần trung tâm tải tốt Đặt vị trí cho tải tiềm tương lai đưa đến thuận lợi không phụ thuộc vào độ sụt áp Tiếp cận đễ dàng với đường dây truyền đến đường dây phân phối Cho phép mở rộng $5, Gia đất xây dựng trạm Tải trạm phải giới hạn cho có khu vực lớn hay số hộ tiêu thụ không bị ảnh hưởng trường hợp trạm bị cắt Vị trí trạm nhà, trời ngâm đất Các trạm ngâm dành cho trạm thành phố lớn, đơng đúc khơng gian có giới hạn Các trạm nhà cần xây dựng nhà để chứa thiết bị Các trạm ngồi trời hd biến, thiết bị xếp bên ngịai chịu thời tiết xấu Ưu điểm chúng phí thiết bị máy cắt máy biến áp rẻ trạm nhà Ngoài ra, điều kiện kiểm tra bảo trì trạm ngịai trời phải tốt trạm nhà 1.4.3 Các thiết bị trạm - Đường dây đến: cung cắp điện cho trạm lấy từ nguồn máy phát hay đường dây cao áp - Thiết bị đồng cắt cách a cách ly đường dây, cho phép sữa chữa, bảo trì hay kiểm tra thiết bị cần thiết Dao cách li khóa liên động với máy cắt dẻ ngăn hoạt động có tải dao cách li vận hành tay từ mặt đất - Thanh trời: làm ống nhôm doan dây dẫn mềm sử dụng làm hay đồng rồng ruột Đơi - Máy cắt: Có thể máy cắt nén khí hay máy cắt đầu máy cắt máy cát pha, kết nối mạch điều khiển điện áp DC khí họat động đồng thời cuộn dây từ tính 115V hay 230V Trong SỐ trường hợp máy cắt pha sử dụng cho cấp điện áp thấp - Máy biển áp: méy bién ap pha hay máy biến áp pha phụ thuộc vào công suất yêu cầu trạm Có thể sử dụng máy biến áp làm mát dầu bằng, khơng khí Sử dụng máy biến áp cuộn dây hay cuộn dây tùy thuộc vào yêu cầu - Máy biến áp nối đất tự aang có cuộn thứ ba dành áp nối đất Máy may bién áp có cuộn nối nối vào pha va cho thiết bị tự dùng trạm Trung tính cao áp hay hạ biến áp nối nhu để tạo điểm nồi đất hệ thông - Các máy BŨ BỊ: dùng đề sử dụng đo lường bảo vệ role - Đường dây ra: sau hạ áp xuống cấp điện áp yêu cầu, đường dây di ru khỏi trạm Với trạm nhà, việc đóng cắt qua thiết bị đóng cắt cao áp hạ áp, đường vào phải đường dây cáp Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thơng Điện -3- Trường Đại Học Cơng Nghiệp Khoa - Phịng điều khiển: có bàng thiết bị, điều khiển mạch họat động khác Điện - Bộ chống sét: bảo vệ thiết bị điện khỏi ảnh hưởng nguy hiểm từ xung bất thường hệ thống động sét 1.5 LIÊN KÉT TRONG HỆ THÓNG ĐIỆN Nối kết số nhà máy tạo nhiều ưu điểm Nối kết hai hay nhiều nhà máy điện làm giảm công suất phát yêu ‹ cầu so với công suất yêu cầu không nối kết Các ưu điểm vận dụng tốt toàn hệ thống đỉnh tải hệ thống xảy vào thời điểm khác nối kết đặc biệt Những ưu điểm việc liên kết hệ thống iét kiệm công suất dự trữ Trao đổi điện hệ thống hệ thống khác có thay đổi yeu cầu tải vùng tương ứng, làm cho việc truyền tái điện kinh tế Tận dụng tốt điều kiện ngudn tai nguyên thống nối kết, có sẵn hệ Nối kết hệ thống đảm bảo độ tin cậy cun cấp điện cho hộ tiêu thụ nhiều hon, Trong trường hợp cô hay kết nối hệ thống công suất cung cắp từ hệ thống kết nối khác Khi quy họach thiết kế hệ thống điện cần nghiên cứu hiệu việc kế nỗi hệ thông như: chọn cấp điện áp liên kết, truyền tải kinh tế, khỏang cách liên kết điều khiển điện áp, ôn định hệ thống độ tin cậy 1.6 SỬ DỤNG MÁY TÍNH VÀ CƠNG CỤ PHÂN TÍCH LƯỚI AC Tính tốn vận hành hệ thống với tải việc kết nối phần tử hệ thống cho trước, phân tích tiết tính tốn nhanh chóng sử dụng máy vi tính cơng cụ phân tích lưới AC Các cơng cụ giúp tải vận hành hệ thống điều kiện hoạt động với lọai thiết bị hệ thống Với thiết bị công cụ điều khiển nhanh, hệ thống kinh tê Thiết đường dây mang, phân tử hệ thống trợ giúp tính tốn vận hành với ưu điểm tốt họat động tốt đến toàn kế hệ thống chủ đề lớn, phạm giáo trình chủ yếu tính toán Các nghiên cứu kinh tế kỹ thuật thực đề giải Joan máy tính để tìm cách phân phối tải hợp lí nhất, lựa chọn kinh tế hệ thống Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thông Điện -4- Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện CHƯƠNG DAC TINH PHY T 2.1 PHAN TICH PHY TAI Phy tai dign 1a s6 liệu ban đầu để giải vấn đề tổng hợp kinh t kỹ thuật phức tạp thiết kế mạng điện Xác định phụ tải điện giai đọan dầu tiên thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch sơ đồ lựa chọn kiêm tra phân tứ mạng điện như: máy phát, đường dây, máy biển áp tiêu kinh tế kỳ thuật Phụ tải phân thành loại: ~ Loại một: bao gồm phụ tải quan trọng Việc ngưng cung cấp diện cho phụ tải loại có thẻ nguy hiểm cho tính mạng người, thiệt hại đến sản xuất.ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng ~ Loại hai: Bao gồm phụ tải quan trọng việc mắt điện gây giảm sút số lượng sản phẩm - Loại ba: bao gồm phụ tải không quan trọng việc mắt điện không gây hậu nghiêm trọng Tủy theo yêu cầu sử dụng mà ta có loại đồ thị phụ tái khác nhau: đỗ thị phụ ! tác dụng P(), đồ thị công suất phản kháng Q() đồ thị điện tiêu thụ A() Nếu phân theo thời gian để khảo sát ta có đỗ thị phụ tải ngày hang thang, hing năm 2.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ HỆ SO TÍNH TỐN THƯỜNG GẠP 2.2.1 Công suất định mức: Công suất định mức thiết bị thường nhà chế tạo ghi sẵn lý lịch thẻ máy Đối với động cơ, công suất định mức ghỉ thẻ máy cơng suất ghỉ trục động Mỗi liên hệ công suất định mức vả công suất đầu động liên hệ với qua biểu thức: Pam = Page - Nee Pay: La cong suat dat cia dong co Tạ : Là hiệu suất động 2.2.2 Phụ tải trung bình P„, Phụ tải trung bình đặc trưng phụ tải khoảng thời gian Tơng phụ tải trung bình thiết bị đánh giá giới hạn phụ tải tính tốn Cơng thức đùng để tính phụ tài trung bình là: W Po t Trong đỏ: W điện tiêu thụ khoảng thời gian khảo sát + thời gian khảo sát (h) —ễ———_—————— Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thơng Điện Trường Đại Học Công Nghiệp Khoa Điền Đối với nhóm thiết bị, phụ tải trung bình nhóm thiết bị tính theo cơng thức sau: ty ~Šb, _ Từ giá trị phụ tải trung bình ta xác định dược phụ tai tinh toán tinh tổn thất điện Phụ tải trung bình xác định ứng với ca lam việc tháng năm 2.2.3 Phụ tải cực đại P„., Phụ tải cực đại chia làm nhóm: a> Phụ tải cực đại P„„„ : Là phụ tải trung bình lớn tính khoảng thời sian tương đối ngắn, thời gian tính khoảng 5-10 đến 20 phút tương ứng với ca làm việc có phụ tải lớn ngày Phụ tải cực đại dược dùng phụ tải tính tốn Phụ tải cực đại dùng để tính tốn thất cơng suất lớn nhất, để chọn thiết dẫn n chọn b> Phụ tải đình nhọn Pạ, : Là phụ tải cực đại xuất từ 1-2s Phụ tải định nhọn dùng để kiểm tra điều kiện tự khởi động động dùng dé kiém tra cau chì Phụ tài định nhọn thường xây động khởi động 2.2.4 Phụ tải tính toán P„ Là thành phần chủ yếu để chọn thiết bị cung cấp điện Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết không đổi xem tương đương với phụ tải thực tế Khi chọn phụ tải tính tốn phải đảm bảo an tồn Sự phát nhiệt thiết bị thường dao động khoảng 30 phút thường lấy trị số trung bình phụ tải lớn khoảng thời gian 30 phút đẻ làm phụ tải tính tốn ( cịn gọi phụ tải nửa giờ) > Hệ Hệ số sử dụng K„„ số K„¿ tỉ số nhu cầu sử dụng công suất cực đại công suất dịnh mức hệ thông Công suất định mức hệ Thư thống chọn theo trị số nhỏ cơng suất tính theo điều kiện phát nóng điều kiện sụt áp > Hé sé phy tai ky Hệ số phụ tải tỉ số cơng suất tải trung bình cơng suất tải cực dại khoảng thời gian khảo sát Vì kp = Pup/ Pines k, me Pray XT T cé thé [a ngay, tuan, thang , nim > Hệ số cực đại kmex =——————————Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thơng Điện -6- Khoa Đi Nghiệp —————— Công NEC Học — Đại Hoc Trườngg Dai — Cbg — — Truon XÉL Là tỉ số phụ tải tính tốn phụ tải trung bình khoảng thời gianthuộc Hệ số cực đại phụ Hệ số cực đại tính với ca làm việc có phụ tải lớn bị hiệu dịnh bị hiệu hệ số sử dụng Kạ¿ Số thiết số thiết bị có củng chế độ Kms= Pu/P >_ Hệ số nhu cầu kạc Hệ số nhụ cầu tỉ số công suất tiêu thụ tải cực đại nghĩa tổng công suat dink mức với hệ thống Hệ số nhu cẩu tiêu thụ tải tính phần hệ thống phụ tải công nghiệp thương mại Kạc < Ì Kpe= Keav.kai 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐI 2.3.1 Xác định phụ tải h tốn P„ theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu : P= Cơng thức tính: Pu tro S, a =/P? ++93Qi Py me Mat cach gan ding c6 thé lay Pa =Pam Do dé Py ake DP phải tính Nếu nhóm thiết bị mà hệ số cos thiết bị khác ta coso trung bình theo cơng thức sau: 0; + + P, COSỢ, phương pháp Uu diém: don giãn thuận tiện nên sử dụng rộng rỉ nhu cầu kiểm tra số (ax số Nhược điểm: chủ u xác hệ chế độ vận hành số thiết bị 1ä số liệu cho trước cố định, không phụ thuộc vào cầu: K„; = Ka « Kins nhóm theo cơng thức xác định vị diện 2.3.2 Xác định phụ tải tính tốn theo sơng suất phụ tải rên đơn tích sản xuất Cơng thức : Trong | Po : suat tiéu thy dign nang trén | mẺ sản xuất(KwW/mẺ ) E: diện tích sản xuất (m’) ( diện tích để lắp đặt may) Giáo Trình Thiết Kế Hệ Thơng Điện Truong Đại Học Công Nghiệp Khoa Điện Giá trị Po tra số tay Giá trị Pạ hộ tiêu thụ kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có Phương pháp cho kết qủa gần đúng, thường dùng giai đoạn thiết kê Sơ Nó dùng để tính phụ tái phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất tương đối đều, Vidu Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng gia cơng nguội nhà máy khí Cho biết sọ= 0.3 KVA/mể, diện tích phân xưởng F = 13.000m” Phụ tải tính tốn: S„= Sạ.F = 03 x 13.000 = 3900kva 2.3.3 Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn sản phẩm vị Công thức tính: Mw, Trong dé aon M số đơn vị sản phẩm sản xuất năm(sản lượng) wụ suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm, kWh Tinax thoi gian sử dụng công suất lớn nhất, Ứ điểm: cho kết tính tương đối xác Nhược điểm: giới hạn cho số thiết bị điện Phương pháp dược tính tốn cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi như: quạt gió bơm „máy nén khí 2.3.4 Xác định oun nước tải theo sé cure dai kmay Va công suất định mức Pạ„, Khi số liệu cần thiết để áp dụng phương pháp tương dối don giản nêu trên, cần nâng cao độ xác phụ tải tính tốn thi nên dùng theo phương pháp tính theo hệ số cực đại Cơng thức tính Trong Pu = Kinax + kya» Pam Pam công suất định mức, kW; Kmax Ksa 86 cực đại hệ số sử dụng, Ưu điểm: Phương pháp cho kết có độ xác cao xác định số thiết bị điện hiệu xét tới loạt yếu tố quan trọng như: ảnh hưởng thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn số thiết bị khác chế độ làm việc Hệ số kạu số tay tỉnh công thức nêu phản trước, Khi sử dụng công thức số trường hợp cụ thể ta sử dụng công thức gần sau: Trường hợp l: ` Khin