Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp
Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I ---------------------------------------------------------------------------------- khơng anh sơn nghiên cứu cấu trúc tối của mạng điện áp dụng cho khu vực thừa thiên huế luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Điện khí hóa sản xuất nông nghiệp và nông thôn Mã số : 60. 52. 54 Ngời hớng dẫn khoa học: Ts. Trần Quang Khánh Hà nội - 2004 1 Lời cam đoan - Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Khơng Anh Sơn i 2 lời cảm ơn Qua một thời gian thực hiện, đến nay đề tài : "Nghiên cứu cấu trúc tối u của mạng điện (áp dụng cho khu vực Thừa Thiên Huế)" đã đợc hoàn thành. Trong thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận đợc rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của cá nhân và tập thể trong và ngoài trờng. - Tôi xin chân thành cảm ơn Ts. Trần Quang Khánh đã quan tâm, giúp đỡ tôi rất tận tình trong phơng hớng và nội dung nghiên cứu của đề tài. - Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô giáo trong 2 bộ môn Cung cấp và sử dụng điện, Điện kỹ thuật thuộc khoa Cơ điện - Trờng Đại học Nông nghiệp I - Hà nội đã có nhiều ý kiến đóng góp, bổ sung cho nội dung đề tài đợc hoàn thiện. - Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Cơ khí - Công nghệ, Trờng Đại học Nông Lâm Huế, Đại học Huế đã tạo điều kiện để tôi yên tâm trong quá trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn tốt nghiệp. - Tôi xin chân thành cảm ơn các cá nhân và tập thể Điện lực Thừa Thiên Huế, Sở Công nghiệp Huế, Công ty Cổ phần Cơ khí ôtô Thống Nhất Huế đã giúp tôi rất nhiều trong việc thu thập tài liệu, số liệu phục vụ cho đề tài. - Tôi xin đợc bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. Tác giả Khơng Anh Sơn 3 Mục lục Lời cam đoan .i Lời cảm ơn ii Mục lục .iii Danh mục bảng biểu vi Danh mục hình vẽ .vii Chơng 1. Mở đầu .1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 10 1.2. Mục đích và kết quả của đề tài 11 chơng 2. Tổng quan 12 2.1. Đặt vấn đề .12 2.2. Đánh giá một số phơng pháp xác định các tham số của mạng điện 14 2.2.1 Xác định bán kính phục vụ của trạm biến áp .14 2.2.2. Xây dựng biểu đồ khoảng kinh tế của dây dẫn .16 2.2.3. Bài toán lựa chọn công suất máy biến áp dựa vào giản đồ khoảng kinh tế của cấu trúc trạm biến áp phân phối .18 2.2.4. Các phơng pháp lựa chọn cấp điện áp trung gian hợp lý trong hệ thống cung cấp điện .20 2.3. Đánh giá một số phơng pháp xác định cấu trúc tối u của lới điện .23 2.3.1. Đặt vấn đề 23 2.3.2. Vị trí của trạm biến áp 24 2.3.3. Sơ đồ nối điện tối u .26 2.3.4. Lựa chọn dung lợng tối u của máy biến áp phân phối .29 2.4. Nhận xét về những phơng pháp tính các tham số và xác định cấu trúc tối u của mạng điện .35 4 iii chơng 3. Xây dựng mô hình toán học và xác định phơng pháp tính .37 3.1. Đối tợng, phạm vi nghiên cứu 37 3.2. xây dựng mô hình toán học 38 3.2.1. Một số giả thiết khi tính toán tối u trong hệ thống điện 40 3.2.2. Hàm mục tiêu .40 3.2.3. Mô hình toán học của một số phần tử cơ bản 43 3.3. Các phơng pháp tính toán 45 3.3.1. Phơng pháp so sánh các phơng án theo chỉ tiêu thời gian thu hồi vốn đầu t .45 3.3.2. Phơng pháp kinh điển .46 3.3.3. Phơng pháp Lagrange .47 3.3.4. Phơng pháp đơn hình 48 3.3.5. Phơng pháp cận và nhánh 48 3.3.6. Phơng pháp Gradient 49 3.4. Xác định một số tham số tối u của mạng điện 50 3.4.1. Mật độ dòng điện kinh tế .50 3.4.2. Khoảng kinh tế của đờng dây cao áp 52 3.4.3. Khoảng kinh tế của trạm biến áp .56 3.4.4. Bán kính kinh tế của lới điện phân phối 57 3.4.5. Chọn cấp điện áp tối u 58 3.4.6. Xác định cấu trúc tối u của mạng điện 63 3.4.7. Lựa chọn tối u công suất và số lợng máy biến áp trong mạng điện địa phơng .69 chơng 4. áp dụng trên lới điện tỉnh Thừa Thiên Huế .72 4.1. Đặc điểm chung và phơng hớng phát triển kinh tế xã hội 72 4.1.1. Đặc điểm tự nhiên và vị trí địa lý tỉnh Thừa Thiên Huế 72 5 iv 4.1.2. Thực trạng kinh tế xã hội 73 4.1.3. Phơng hớng phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2001 - 2010 .74 4.2. Hiện trạng lới điện tỉnh Thừa Thiên Huế 75 4.2.1. Lới điện chuyên tải .75 4.2.2. Lới điện 75 4.3. Xác định các tham số tối u của lới điện 78 4.3.1. Xây dựng biểu đồ chọn dây dẫn tối u cho đờng dây trung, hạ áp và xây dựng biểu đồ j kt = f(T max ) 78 4.3.2. Xây dựng biểu đồ chọn trạm biến áp tối u 90 4.3.3. Bán kính kinh tế của lới điện phân phối 93 4.3.4. Chọn cấp điện áp tối u 97 4.4. Xác định cấu trúc tối u của mạng điện 104 4.4.1. Xác định vị trí trạm biến áp Nhật Lệ và Cơ khí Thống Nhất 104 4.4.2. Sơ đồ nối tối u xuất tuyến 473 Tả Ngạn 2 E7 và mạng điện hạ áp của Công ty Cơ khí ôtô Thống Nhất .106 4.4.3. Lựa chọn số lợng và công suất máy biến áp của trạm biến áp 22/0,4 kV của Công ty Cơ khí ôtô Thống Nhất, Huế 113 chơng 5. phân tích kết quả và thảo luận .118 chơng 6. kết luận và đề nghị .129 6.1. Kết luận .129 6.2. đề nghị .129 Tài liệu tham khảo . 122 Phụ lục 124 6 v Danh mục Bảng biểu Bảng 2.1 : Số liêu thống kê các cấp điện áp đợc sử dụng trên thế giới .4 Bảng 2.2 : Khả năng quá tải khi sự cố của máy biến áp dầu . 23 Bảng 3.1 : Xác định hệ số tổng quát d khi biết số dây dẫn 46 Bảng 4.1 : Kết quả các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của Điện lực Huế 68 Bảng 4.2 : Các chỉ tiêu kinh tế của đờng dây cáp nhôm ngầm 22 kV .69 Bảng 4.3 : Chi phí tính toán của đờng dây cáp nhôm ngầm 22 kV . 70 Bảng 4.4 : Điện trở của đờng dây cáp nhôm 22 kV . 71 Bảng 4.5 : Dòng điện giới hạn trên và dới của các đờng dây 35,22,1 kV .73 Bảng 4.6 : Giá thành và điện trở của đờng dây cáp đồng ngầm 0,4 kV . 74 Bảng 4.7 : Chi phí tính toán của đờng dây cáp đồng ngầm 0,4 kV 75 Bảng 4.8 : Dòng điện giới hạn trên và dới của các đờng dây hạ áp 77 Bảng 4.9 : Thời gian làm việc và hao tổn cực đại. T max = f() 78 Bảng4.10: Kết quả tính tóan mật độ dòng điện kinh tế. j kt = f(T max ) 78 Bảng 4.11 :Các chỉ tiêu kinh tế của máy biến áp 22/0,4 kV .80 Bảng 4.12:Tổn hao không tải và ngắn mạch của máy biến áp 22,15/0,4kV 81 Bảng 4.13 : Chi phí tính toán của máy biến áp 22/0,4 kV . 82 Bảng 4.14: Công suất giới hạn trên và dới của các máy biến áp .84 Bảng 4.15 : Tính toán bán kính kinh tế của mạng điện phân phối .86 Bảng 4.16: Tính toán bán kính kinh tế của mạng điện hạ áp . .87 Bảng 4.17 : Chi phí tính toán của các mạng điện ứng với các cấp điện áp .89 Bảng 4.18 : Tọa độ và công suất các điểm tải trạm biến áp Nhật Lệ .93 Bảng 4.19 : Tọa độ và công suất các điểm tải trạm biến áp Công ty cơ khí ôtô Thống Nhất Huế .95 Bảng 4.20 : Phụ tải và khoảng cách các điểm tải xuất tuyến 473 97 Bảng 4.21 : Giá trị Z ij của xuất tuyến 473 .98 Bảng 4.22 : Phụ tải và khoảng cách các điểm tải trạm biến áp Công ty 7 vi Cơ khí ôtô Thống Nhất . 100 Bảng 4.23 : Giá trị Z ij của Cơ khí ôtô Thống Nhất 100 Bảng 4.24 : Tên các phân xởng .102 Bảng 4.25 : Các tham số của máy biến áp 103 Bảng 4.26 : Các tham số so sánh của các phơng án 104 Bảng 4.27 : Kết quả tính toán chọn phơng án đặt máy biến áp 105 Bảng 5.1 : Kết quả tính toán ác chỉ tiêu kinh tế của máy biến áp .107 Bảng 5.2 : Kết quả tính tóan các chỉ tiêu kinh tế của đờng dây 108 Bảng 5.3 : Giá trị j kt của một số khu vực 110 Bảng 5.4 : Kết quả tính toán bán kính kinh tế tính toán của mạng điện Thừa Thiên Huế .111 Bảng 5.5 : Bán kính thực tế của mạng điện Thừa Thiên Huế 112 Bảng 5.6 : Kết quả tính toán chọn cấp điện áp tối u 113 8 vii Hình vẽ Hình 3.1 : Đờng cong chi phí xác định khoảng kinh tế của đờng dây .44 Hình 3.2 : Đờng cong chi phí xác định khoảng kinh tế máy biến áp 48 Hình 3.4 : Đờng cong biểu diễn các hàm f(U) và P n (U) .52 Hình 4.1 : Biểu đồ chi phí tính toán của dây cáp nhôm ngầm 22 kV . 74 Hình 4.2 : Biểu đồ chi phí tính toán của dây cáp đồng ngầm 0,4 kV . 76 Hình 4.3 : Biểu đồ chọn giá trị mật độ dòng điện kinh tế. j kt = f(T max ) .79 Hình 4.4 : Biểu đồ chi phí tính toán của máy biến áp 22/0,4 kV .83 Hình 4.5 : Bán kính tối u của mạng điện phân phối 86.1 Hình 4.6 : Bán kính tối u của mạng điện hạ áp ứng 87.1 Hình 4.7 : Biểu đồ xác định cấp điện áp tối u với dây AC 90 Hình 4.8 : Biểu đồ xác định cấp điện áp tối u với dây nhôm ngầm .91 Hình 4.9 : Mặt bằng tuyến đờng dây hạ thế sau trạm biến áp Nhật lệ .94 Hình 4.10 : Mặt bằng tổng thể và sự phân bố tải của Công ty cơ khí ôtô Thống Nhất Huế .96 Hình 4.11 : Sơ đồ nối tối u xuất tuyến 473 Tả Ngạn 2 E7 99 Hình 4.12 : Sơ đồ nối tối u mạng điện Cơ khí ôtô Thống Nhất .101 9 vii Chơng 1. Mở đầu 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, đất nớc ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, khoa học và công nghệ là nhu cầu sử dụng điện tăng cao. Nhu cầu này không những phát triển mạnh ở các trung tâm phụ tải lớn nh: các đô thị, khu công nghiệp, trung tâm dịch vụ du lịch - nghỉ mát mà còn lan rộng tới nông thôn, vùng sâu, vùng xa của đất nớc. Theo thống kê năm 2002 và dự báo trong những năm tới, tốc độ tăng nhu cầu điện nông nghiệp trung bình tăng 3,2% năm; Công nghiệp tăng 9,2% năm và đối với lĩnh vực sinh hoạt dịch vụ nhu cầu điện đạt khoảng 7,2% năm [3, 6]. Nhịp độ tăng trởng tiêu thụ điện năng cả giai đoạn 2001 - 2010 khoảng 12 ữ14% năm [3]. Để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng cao, ngành điện đã đầu t, nâng cấp từ việc xây dựng mới đến qui hoạch, cải tạo lại lới điện ở các cấp điện khác nhau, điều đó thể hiện sự quan tâm đúng mức của Đảng và Nhà nớc đối với công cuộc điện khí hóa Đất nớc,"Ngành điện phải đi trớc một bớc trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nớc", "Điện tạo đà cho phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của ngời dân, góp phần giữ gìn an ninh chính trị, bảo vệ tổ quốc ." Trong những năm qua, bên cạnh việc xây dựng nhiều nhà máy điện, đờng dây tải điện, trạm biến áp nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các trung tâm phụ tải và đã giành nhiều công sức vào việc lập tổng sơ đồ phát triển hệ thống điện. Tuy nhiên, ở chừng mực nào đó, việc đi sâu nghiên cứu chế độ làm việc, đặc điểm phụ tải, xu thế phát triển, xác định cấu trúc hợp lý . của phụ tải - khâu cuối cùng quan trọng nhất trong hệ thống điện, còn cha đợc quan tâm đúng mực. Dẫn đến sự phát triển ồ ạt của các cấp lới và nguồn điện. Có thể nhận thấy hệ thống điện còn có nhiều bất cập 10 . ---------------------------------------------------------------------------------- khơng anh sơn nghiên cứu cấu trúc tối của mạng điện áp dụng cho khu vực thừa thiên huế luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Điện khí hóa sản xuất. gian thực hiện, đến nay đề tài : " ;Nghiên cứu cấu trúc tối u của mạng điện (áp dụng cho khu vực Thừa Thiên Huế) " đã đợc hoàn thành. Trong thời