Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông Lâm Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.
Đề tài: 1 1 Nghiên cứu thiết kế và tính chọn đường dây cho hệ thống điệnCHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1.1 Sơ đồ địa lý mạng điện 2 2 7 0 k m 5 0 . 9 9 k m 4 0 k m 3 1 . 6 2 k m 3 1 . 6 2 k m 5 0 . 9 9 k m 5 0 . 9 9 k m 5 8 . 3 1 k m 3 1 . 6 2 k m 3 0 . 0 6 k m 4 4 . 7 2 k m N 6 5 4 3 2 1 1.1.2 Nguồn điện Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau: • Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa phương. • Nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải. 3 3 • Hệ số công suất trên thanh góp (có giới hạn công suất phản kháng) nd cos 0,85ϕ = . 1.1.3 Phụ tải điện Với giả thiết về phụ tải điện như sau: • Công suất của phụ tải cỡ 30MW (khả năng tải của đường dây 110kV). • Hệ số công suất của phụ tải 1,3,4,5,6 là 0,9 phụ tải 2 là 0,92 • Độ tin cậy cung cấp điện là có 5 hộ loại I và 1 hộ loại III. • Thời gian sử dụng công suất cực đại là max T 4900h= . • Hệ số đồng thời m=1. • Điện áp danh định của lưới thứ cấp là 22kV. CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ, điều đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tác dụng và công suất phản kháng ra với công suất tác dụng và công suất phản kháng tiêu thụ. Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện bị giảm, dẫn đến giảm chất lượng của các sản phẩm hoặc có thể mất ổn định hoặc làm tan rã hệ thống. Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan tới tần số của dòng điện xoay chiều. Tần số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống bị phá vỡ. Giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số và ngược lại. Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống. 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 có dạng tổng quát sau: 4 4 nd yc P = P ∑ ∑ Trong đó: nd P ∑ : Công suất tác dụng phát ra của nguồn. yc P ∑ : Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải. mà: yc pt md td dt P =m P + P + P + P∆ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ với: m : Hệ số đồng thời, ở đây m=1. pt P ∑ : Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại. pt P ∑ = P 1 + P 2 +P 3 +P 4 +P 5 +P 6 =32+28+30+26+28+24=168 MW. md P∆ ∑ : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp, được lấy bằng 5% pt P ∑ md 5 ΔP = 168=8,4 100 ∑ MW. td P ∑ : Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, ở đây td P ∑ =0. (do chỉ xét từ thanh góp cao áp của nhà máy điện hay trạm biến áp địa phương). dt P ∑ : Tổng công suất dự trữ của mạng điện (ở đây ta coi hệ thống có công suất vô cùng lớn nên dt P ∑ =0). 5 5 Vậy: nd yc P = P ∑ ∑ =168+8,4=176.4 MW. Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng. 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất phản kháng. Vì vậy trong giai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện hay các mạng điện của các vùng riêng biệt cần phải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng của lưới điện. Cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế được tiếng hành chung đối với cả hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng được tiến hành đối với chế độ cực đại của hệ thống điện và phương trình cân bằng trong trường hợp này có dạng: nd yc Q = Q ∑ ∑ (có thể có thêm bù công suất phản kháng). 6 nd bù pti mba L C i 1 Q Q m. Q Q Q Q = + ≥ + ∆ + ∆ − ∑ Trong đó: nd Q : tổng công suất phản kháng của các máy phát trong các nhà máy điện. bù Q : công suất của các thiết bị bù. pti Q : công suất phản kháng của các phụ tải. mba Q∆ : tổn thất công suất phản kháng của các máy biến áp. C Q : công suất phản kháng sinh ra bởi dung dẫn đường dây cao áp 6 6 L Q∆ : tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây. (với giả thiết td dt Q 0,Q 0= = ). Kiểm tra biểu thức trên ta có: nd nd nd Q =tg Pϕ ∑ ∑ (Ví nd nd cos =0,85 tg =0,6197 ϕ ⇒ ϕ ). nd Q ∑ =0,6197.176,4=109,315 MVAr. yc Q ∑ : Tổng công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải. Mà: 6 yc pti mba L C i 1 Q m. Q Q Q Q = = + ∆ + ∆ − ∑ ∑ . Với m: là hệ số đồng thời m=1. 6 pti i 1 Q = ∑ : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại. 6 pti i 1 Q = ∑ = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 + Q 6 Mà: Q i =P i .tg ϕ i ( cos ϕ i =0,9 ⇒ tg ϕ i =0,484, cos ϕ i =0,92 ⇒ tg ϕ i =0,426) do đó ta có bảng sau: Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6 P i (MW) 32 28 30 26 28 24 Q i (MWr) 15,49 11,93 14,52 12,58 13,55 11,62 7 7 Bảng 1.1 Do đó: pt Q ∑ =79,69 MVAr. BA Q∆ ∑ : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính bằng 15% pt Q ∑ ,ta có: BA 15 ΔQ = .79,69=11,95 100 ∑ MVAr L C ΔQ , ΔQ ∑ ∑ : Tổng gồm: tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và công suất phản kháng do dung dẫn do đường dây sinh ra. Giả sử đường dây truyền tải công suất tự nhiên và đường dây không tổn thất (R=0,G=0). Vậy L C Q Q ∆ = ∆ . td dt ΔQ ΔQ+ ∑ ∑ : Tổng công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy, trong trường hợp này chúng bằng 0. ⇒ yc Q ∑ =79,69+11,95=91,64 MVAr Ta thấy yc Q ∑ < nd Q ∑ nên chúng ta không phải tiến hành bù sơ bộ. 1.4 CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT CƠ BẢN 1.4.1 Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là: Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 l(km) 50,99 56,57 50,99 58,31 44,72 70 Bảng 1.2 8 8 1.4.2 Bảng thông số của các phụ tải điện Như vậy ta có bảng các thông số của các phụ tải thiết như sau: Phụ tải Ln-i(km) Pi(MW) Qi(MVAr) 1 50,99 30 15,49 2 56,57 28 11,93 3 50,99 30 14,52 4 58,31 26 12,58 5 44,72 28 13,55 6 70 24 11,62 Bảng 1.3 1.4.3 Các lựa chọn kỹ thuật ban đầu - Truyền tải điện xoay chiều AC. - Dùng đường dây trên không dây dẫn trần. - Dùng dây nhôm lõi thép AC. - Dùng cột bê tông cốt thép với hệ số vận hành đường dây vhd a 0,04 = Ký hiệu dây dẫn AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 Cột bê tông ly tâm 300 308 320 336 352 402 Cột thép 380 385 392 403 416 436 Bảng 1.4 Giá thành đường dây trên không một mạch điện áp 110kV ( 6 10 đ/km). Ghi chú: Giá thành đường dây hai mạch bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch. - Giá thành trạm biến áp truyền tải có một máy biến áp điện áp 110/10 kV với hệ số vận hành các thiết bị trong trạm biến áp vh a =0,10. 9 9 Công suất định mức, MVA 16 25 32 Giá thành, 9 10 đ/trạm 15,000 22,000 29,000 Bảng 1.5 Ghi chú: Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy biến áp. CHƯƠNG III CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU VỀ KINH TẾ – KỸ THUẬT A. ĐẶT VẤN ĐỀ Nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế mạng điện là cung cấp điện được kinh tế và đảm bảo độ tin cậy. Do vậy phải tìm ra được một phương án phù hợp sao cho với phương án đó đảm bảo về mặt kỹ thuật và có tính kinh tế cao. B. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CHO MẠNG ĐIỆN - TÍNH TOÁN SƠ BỘ VỀ KỸ THUẬT 1. Các phương án dự kiến đi dây Để thoả mãn mục đích là thiết kế mạng điện phải tối ưu thì việc đầu tiên cần làm đó là vạch ra các phương án nối dây. Để lập được các phương án nối dây ta dựa trên các nguyên tắc sau: - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Dựa vào sơ đồ vị trí mặt bằng. Do có những yêu cầu trên nên ta có: 10 10 [...]... 4 13 2 Chọn điện áp danh định Để chọn điện áp danh định của mạng điện ta dùng công thức kinh nghiệm: Vi = 4,34 l i + 16.Pi (2.1) Trong đó: Vi: điện áp trên đường dây thứ i (kV) li: chiều dài đường dây thứ i (km) Pi: công suất chạy trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại Để việc tính toán đơn giản ta tính các đoạn l i là các đoạn trực tiếp từ nguồn đến phụ tải (mạng hình tia) và ta có kết quả... đoạn đường dây ta sẽ tính được dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thức sau: Đối với đường dây một mạch: I i ln = S i ln 103 (A) 3.Vdd (2.2) Đối với đường dây hai mạch: I i ln = S i ln 2 3.Vdd 103 (A ) (2.3) Trong đó: Siln: dòng công suất chạy trên đường dây thứ i (MVA) Vdd: điện áp danh định của mạng (kV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính. .. b-Dòng công suất truyền tải trên các đoạn đường dây Khi tính sơ bộ ta không xét đến tổn thất công suất trên các đoạn đường dây và ta dùng điện áp danh định của mạng để tính toán Như vậy dòng công suất truyền tải trên các đường dây chính là công suất ở các phụ tải hoặc tổng công suất các phụ tải nối với đường dây đó Sau khi tính toán ta có kết quả như sau: Đường dây Pi(MW) Q i (MVAR) S i (MVA) U (kV) N-1... trong mạng và lấy D tb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (Ω) Xi = x0.li (Ω) Đường dây hai mạch: Ri = r0 l i (Ω) 2 Xi = x 0 l i (Ω ) 2 Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường Số Loại dây mạch dây N-1 2 AC 95 N-2 2 AC N-3 2 N-4 X0 Li Ri Xi (W/km) (km) (W)... Vdd: điện áp danh định của mạng (KV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính tiết diện tính toán bằng công thức: Ftt = I i ln (mm 2 ) J KT (2.4) - Sau khi tính được F tt ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn với nguyên tắc: Chọn Ftc gần nhất gần Ftt nhất về phía trên (để còn tính đến mở rộng phụ tải cho tương lai) - Sau khi đã chọn được Ftc ta tra bảng để tìm ra dòng điện cho phép... dẫn trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (Ω) Xi = x0.li (Ω) Đường dây hai mạch: Ri = r0 l i (Ω) 2 Xi = x 0 l i (Ω ) 2 Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường Số Loại dây mạch dây 23 F R0 X0 (mm2) (W/Km) (W/Km) Li Ri Xi (Km) (W) (W) 23 N-1... trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (Ω) Xi = x0.li (Ω) Đường dây hai mạch: Ri = 28 r0 l i (Ω) 2 28 Xi = x 0 l i (Ω ) 2 Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường Số Loại F dây mạch dây N-1 2 AC 150 1-2 2 AC N-3 2 N-4 R0 X0 (mm2) (W/Km) (W/Km)... trong mạng và lấy Dtb = 5m tra bảng ta tìm được các thông số đường dây Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: Ri = r0.li (Ω) Xi = x0.li (Ω) Đường dây hai mạch: Ri = 33 r0 l i (Ω) 2 33 Xi = x 0 l i (Ω ) 2 Từ đó ta có bảng kết quả sau: Đường Số Loại F R0 dây mạch dây N-1 2 AC 150 0,21 1-2 2 AC 70 N-3 2 AC N-4 2 5–6 N-5... hiểm là sự cố khi đứt một đường dây trong mạng kín đó mà có công suất truyền tải lớn nhất Ta không giả thiết có sự cố xếp chồng (cùng đứt hai đường dây một lúc) 16 16 Đối với mạng hở và đường dây hai mạch sự cố nguy hiểm nhất là đứt một dây Khi đó dòng điện sự cố gấp hai lần dòng bình thường Dòng sự cố: Isc = 2×Ibt (2.5) Với đường dây 2 mạch: I bt = Si 2 3Vdd (2.6) Với đường dây một mạch: I bt = Si 3.Vdd... dòng Iiln trên các đoạn đường dây ở chế độ phụ tải cực đại theo công thức sau: Đối với đường dây một mạch: I i ln = S i ln 103 (A) 3.Vdd (2.2) Đối với đường dây hai mạch: I i ln = S i ln 2 3.Vdd 103 (A ) (2.3) Trong đó: Siln: dòng công suất chạy trên đường dây thứ i (MVA) Vdd: điện áp danh định của mạng (KV) - Sau khi đã tính được Iiln trên mỗi đoạn đường dây ta sẽ tính tiết diện tính toán bằng công thức: . Đề tài: 1 1 Nghiên cứu thiết kế và tính chọn đường dây cho hệ thống điệnCHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1.1 Sơ. số đường dây. Mặt khác ta đã biết chiều dài các đoạn đường dây thì ta tính được thông số của đường dây bằng công thức: Đường dây một mạch: R i = r 0 .l i (Ω) X i = x 0 .l i (Ω) Đường dây. k m N 6 5 4 3 2 1 1.1.2 Nguồn điện Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau: • Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa phương. • Nguồn điện cung