đồ án lưới điện đại học bách khoa hà nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (357.4 KB, 61 trang )
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................................3
CHƯƠNG I....................................................................................................................4
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.............................................4
1.1 Cân bằng công suất tác dụng................................................................................4
1.2 Cân bằng công suất phản kháng...........................................................................4
CHƯƠNG 2...................................................................................................................7
CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KINH TẾ-KĨ THUẬT.........................................7
2.1.Lựa chọn sơ đồ cấp điện:......................................................................................7
2.2.Chọn cấp điện áp định mức cho hệ thống:.........................................................10
2.3.So sánh các phương án về mặt kĩ thuật:.............................................................11
2.3.1.Phương án 1:................................................................................................11
2.3.2.Phương án 2:................................................................................................15
2.3.3.Phương án 3:................................................................................................17
2.3.4.Phương án 4:................................................................................................19
2.3.5.Phương án 5:................................................................................................21
CHƯƠNG 3.................................................................................................................26
SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN..................................................................26
3.1.Phương án 1:.......................................................................................................27
3.2.Phương án 2:.......................................................................................................28
3.3.Phương án 3:.......................................................................................................29
3.4.Phương án 4:.......................................................................................................30
3.5.Phương án 5:.......................................................................................................31
CHƯƠNG 4.................................................................................................................32
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY.................................................32
4.1.Lựa chọn máy biến áp:.......................................................................................32
4.1.1.Chọn số lượng máy biến áp:........................................................................32
Sinh viên: Chu Đức Thành
1
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
4.1.2.Lựa chọn thông số máy biến áp:..................................................................32
4.2.Sơ đồ trạm biến áp:.............................................................................................34
4.2.1.Trạm nguồn:.................................................................................................34
4.2.2.Trạm trung gian:..........................................................................................34
4.2.3.Trạm cuối:....................................................................................................34
CHƯƠNG 5.................................................................................................................36
TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN................................36
5.1.Trạng thái phụ tải cực đại:..................................................................................36
5.2.Trạng thái phụ tải cực tiểu:.................................................................................41
5.3.Trạng thái sự cố:.................................................................................................47
CHƯƠNG 6.................................................................................................................53
CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP.....................................................53
CHƯƠNG 7.................................................................................................................58
CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN......................................58
7.1 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện.................................................................58
7.2 Tính tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện.............................................58
7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện...................................................................58
7.4 Tính chi phí và giá thành tải điện.......................................................................59
7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm.........................................................................59
7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm..........................................................................59
7.4.3 Giá thành tải điện.........................................................................................59
7.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong trong chế độ vận hành
cực đại:..................................................................................................................59
BẢNG TỔNG KẾT......................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................61
Sinh viên: Chu Đức Thành
2
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong 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 một vai trò vô cùng quan trọng.Điện năng
là điều kiện tiên quyết cho việc phát triển nền công nghiệp cũng như các ngành sản
xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc sản xuất
điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện,
cung cấp điện cũng như phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ
lưỡng để vừa đảm bảo hợp lí 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. Nhìn chung,
phương án được đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện.
Dù đã cố gắng nhưng đồ án 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 lần thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS.Lã Minh Khánh đã giúp đỡ em hoàn
thành đồ án môn học này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Sinh viên
Chu Đức Thành
Sinh viên: Chu Đức Thành
3
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
CHƯƠNG I
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1 Cân bằng công suất tác dụng.
Giả thiết rằng nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải, do đó
ta có công thức cân bằng công suất tác dụng là:
trong đó:
: Công suất tác dụng phát ra của nguồn.
: Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải.
mà:
với:
m
: Hệ số đồng thời, ở đây m=1.
: Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại.
=P1+P2 +P3 +P4 +P5 +P6=36+20+30+30+22+32=170(MW)
:Tổn thất công suất trong mạng điện(bao gồm tổn thất trên đường dây và
máy biến áp).Tính sơ bộ lấy bằng 5% tổng cstd của phụ tải.
Ptd :Công suất tự dung của nhà máy điện,Ptd =0
Pdt : công suất dự trữ của mạng điện ở đây ta coi hệ thống có công suất vô cùng
lớn nên Pdt = 0.
(MW)
Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng.
Sinh viên: Chu Đức Thành
4
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
1.2 Cân bằng công suất phản kháng.
Để mạng điện vận hành ổn định thì ngoài cân bằng công suất tác dụng ta phải cân
bằng công suất phản kháng, ta có phương trình cân bằng sau:
Trong đó:
:Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra.
trong đó:
(Với )
: Tổng công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải.
mà:
Với :
m: là hệ số đồng thời, m=1.
: Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại.
mà:
)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(MW)
36
20
30
30
22
32
Q(MVAr)
17,44
9,69
14,53
14,53
10,66
15,5
Bảng 1.1
do đó:
Sinh viên: Chu Đức Thành
5
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
QMBA :Tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính bằng
15%,ta có:
QL, QC :Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và dung dẫn do đường
dây sinh ra và chúng cân bằng nhau.
Qtd ,Qdt:Công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy , Qtd =Qdt=0
Do đó:
Vì (MVAr) nên không phải bù công suất phản kháng.
Khoảng cách từ nhà máy đến các phụ tải là:
+ Đoạn N-1:
= 50,99
(km)
+ Đoạn N-2:
= 78,1
(km)
+ Đoạn N-3:
= 53,85
(km)
+ Đoạn N-4:
= 58,31
(km)
+ Đoạn N-5:
= 80,62
(km)
+ Đoạn N-6:
= 60
(km)
Ta có bảng sau:
Đoạn
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
L(km)
50,99
78,1
53,85
58,31
80,62
60
Bảng 1.2
Như vậy ta có bảng các thông số của các phụ tải như sau:
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
L(km)
50,99
78,1
53,85
58,31
80,62
60
Pi(MW)
36
20
30
30
22
32
Sinh viên: Chu Đức Thành
6
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Qi(MVAr)
17,44
Đồ án môn học lưới điện
9,69
14,53
14,53
10,66
15,5
Bảng 1.3
CHƯƠNG 2
CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝVỀ KINH TẾ-KĨ THUẬT
2.1.Lựa chọn sơ đồ cấp điện:
- Hộ loại một là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có
thể gây nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh
tế, hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn quá trình công nghệ phức
tạp. Do đó các phương án cung cấp cho các hộ phải được cấp từ hai nguồn.
- Hộ loại ba là nhữn hộ tiêu thụ chỉ được cấp 1 nguồn.
Các phương án nối dây:
+ Phương án 1:
Hình 2.1
Sinh viên: Chu Đức Thành
7
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
+ Phương án 2:
Hình 2.2
+ Phương án 3:
Sinh viên: Chu Đức Thành
8
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Hình 2.3
+ Phương án 4:
Hình 2.4
Sinh viên: Chu Đức Thành
9
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
+ Phương án 5:
Hình 2.5
2.2.Chọn cấp điện áp định mức cho hệ thống:
- Để chọn điện áp định mức của hệ thống ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau:
Ui= 4,34 (kV,km,MW)
trong đó:
Li : là khoảng cách từ NĐ đến phụ tải i
Pi: là công suất truyền tải trên đường dây đến phụ tải i.
Sau đây ta tính chọn điện áp định mức cho mạng hình tia các phương án sau sử
dụng kết quả tương tự như phương án này.
Sinh viên: Chu Đức Thành
10
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Ta có bảng số liệu sau:
Đoạn
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
Pi(MW)
36
20
30
30
22
32
Li(km)
50,99
78,1
53,85
58,31
80,62
60
U(kV)
108,67
86,59
100,28
100,69
90,27
103,8
Bảng 2.1
Vì điện áp nằm trong khoảng từ 70-170(kV) nên ta chọn điện áp chung cho toàn mạng
là Uđm = 110(KV).
2.3.So sánh các phương án về mặt kĩ thuật:
2.3.1.Phương án 1:
Sinh viên: Chu Đức Thành
11
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
a.Chọn tiết diện dây dẫn:
-Mạng điện mà ta đang xét là mạng điện khu vực, do đó người ta thường lựa chọn tiết
diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện.Ta dự kiến sử dụng loại dây dẫn (ACACO) đặt trên đỉnh của tam giác đều có cạnh là 5 m.
-Tiết diện kinh tế được tính theo công thức sau:
Imax: là dòng điện lớn nhất chạy qua dây dẫn ở chế độ phụ tải cực đại.
Jkt : là mật độ dòng điện kinh tế.
-Căn cứ vào tiết diện kinh tế ta chọn tiết diện gần nhất. Sau khi chọn xong tiết diện
tiêu chuẩn của dây dẫn ta tiến hành kiểm tra 2 điều kiện sau:
+ Điều kiện vầng quang: theo điều kiện này tiết điện dây dẫn được chọn phải lớn
hơn hoặc bằng tiết diện cho phép của cấp điện áp:
Uđm =110(kV)=>Fmin= 70(mm2)
+ Điều kiện phát nóng: Tiết diện dây dẫn sau khi được chọn cũng phải thoả mãn
Isc max< Icp. Mà đối với mạng hình tia hoặc mạng liên thông thì Isc max là dòng điện lớn
nhất chạy qua dây dẫn khi xảy ra sự cố đứt một trong hai mạch của đường dây (khi đó
Isc max= 2Imax ), còn đối với mạng kín đó là dòng điện đứt một trong hai đoạn đầu đường
dây.
Sinh viên: Chu Đức Thành
12
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Ta có:
Với Tmax=5000h ta tra được Jkt =1,1A/mm 2
Sinh viên: Chu Đức Thành
13
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Các dây dẫn đã thỏa mãn độ bền cơ.
b.TínhUbt,Usc :
VớiN-1:dâyAC-95ta có:
r0=0,33
( /km);
x0=0,429 ( /km);
Vì đường dây 2 mạch nên:
Vậy:
Tính tương tự cho các đoạn N-2, N-3, N-4, N-5, N-6 ta được bảng sau:
Đoạn
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
L(km)
50,99
78,1
53,85
58,31
80,62
60
I max(A)
104,97
58,32
87,48
87,48
128,3
93,31
I sc(A)
209,94
116,64
174,96
174,96
128,3
186,62
Fkt
95,43
53,02
79,53
79,53
116,64
84,83
Mã dây
AC-95
AC-70
AC-70
AC-70
AC-120
AC-95
Sinh viên: Chu Đức Thành
14
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
R(Ω)
8,41
17,96
12,39
13,41
21,77
9,9
X(Ω)
10,94
17,18
11,85
12,83
34,1
12,87
n
2
2
2
2
1
2
I cp
330
265
265
265
380
330
P
36
20
30
30
22
32
Q
17,44
9,69
14,53
14,53
10,66
15,5
∆Ubt%
4,08
4,34
4,49
4,87
6,96
4,27
∆Usc%
8,16
8,68
8,98
9,74
6,96
8,54
Bảng 2.2
Từ bảng ta thấy :
Nhận xét: Ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường là trên
đoạn N-5, trong chế độ sự cố là trên đoạn N-4và đã đảm bảo điều kiện kỹ thuật.
2.3.2.Phương án 2:
Sinh viên: Chu Đức Thành
15
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Các dòng công suất:
Các dây dẫn đã thỏa mãn độ bền cơ.
Sinh viên: Chu Đức Thành
16
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Tính tương tự phương án 1, ta được bảng sau:
Đoạn
N-4
4-5
N-1
N-2
N-3
N-6
L(km)
58,31
41,23
50,99
78,1
53,85
60
I max(A)
151,63
128,3
104,97
58,32
87,48
93,31
I sc(A)
303,26
128,3
209,94
116,64
174,96
186,62
Fkt
137,85
116,64
95,43
53,02
79,53
84,83
Mã dây
AC-150
AC-120
AC-95
AC-70
AC-70
AC-95
R(Ω)
6,12
11,13
8,41
17,96
12,39
9,9
X(Ω)
12,13
17,44
10,94
17,18
11,85
12,87
n
2
1
2
2
2
2
I cp
445
380
330
265
265
330
P
52
22
36
20
30
32
Q
25,18
10,66
17,44
9,69
14,53
15,5
∆Ubt
5,15
3,56
4,08
4,34
4,49
4,27
∆Usc
10,3
3,56
8,16
8,68
8,98
8,54
Bảng 2.3
Từ bảng ta thấy :
Nhận xét: Ta thấy tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường là trên đoạn N4-5, trong chế độ sự cố là trên đoạn N-4-5 và đã đảm bảo điều kiện kỹ thuật.
2.3.3.Phương án 3:
Sinh viên: Chu Đức Thành
17
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Các dòng công suất:
Sinh viên: Chu Đức Thành
18
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Các dây dẫn đã thỏa mãn độ bền cơ.
Tính tương tự,ta được bảng sau:
Đoạn
L
I max
I sc
Fkt
Mã dây
R
X
n
I cp
P
Q
∆Ubt
∆Usc
N-4
4-5
N-1
N-3
3-2
N-6
58,31
41,23
50,99
53,85
31,62
60
151,63
128,3
104,97
145,8
58,32
93,31
303,26
128,3
209,94
291,6
116,64
186,62
137,85
116,64
95,43
132,55
53,02
84,83
AC-150
AC-120
AC-95
AC-120
AC-70
AC-95
6,12
11,13
8,41
7,27
7,27
9,9
12,13
17,44
10,94
11,39
6,96
12,87
2
1
2
2
2
2
445
380
330
380
265
330
52
22
36
50
20
32
25,18
10,66
17,44
24,22
9,69
15,5
5,15
3,56
4,08
5,28
1,76
4,27
10,3
3,56
8,16
10,56
3,52
8,54
Bảng 2.4
Từ bảng ta thấy :
Nhận xét: Ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường là trên
đoạn N-4-5, trong chế độ sự cố là trên đoạn N-4-5 và đã đảm bảo điều kiện kỹ thuật.
2.3.4.Phương án 4:
Sinh viên: Chu Đức Thành
19
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Các dòng công suất:
Sinh viên: Chu Đức Thành
20
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Các dây dẫn đã thỏa mãn độ bền cơ.
Tính tương tự, ta được bảng sau:
Đoạn
L
I max
I sc
Fkt
Mã dây
R
X
n
I cp
P
Q
∆Ubt
∆Usc
N-6
6-5
N-1
N-3
3-2
N-4
60
41,23
50,99
53,85
31,62
58,31
157,46
128,3
104,97
145,8
58,32
87,48
314,92
128,3
209,94
291,6
116,64
174,96
143,15
116,64
95,43
132,55
53,02
79,53
AC-150
AC-120
AC-95
AC-120
AC-70
AC-70
6,3
11,13
8,41
7,27
7,27
13,41
12,48
17,44
10,94
11,39
6,96
12,83
2
1
2
2
2
2
445
380
330
380
265
265
54
22
36
50
20
30
26,15
10,66
17,44
24,22
9,69
14,53
5,51
3,56
4,08
5,28
1,76
4,87
11,02
3,56
8,16
10,56
3,52
9,74
Bảng 2.5
Từ bảng ta thấy :
Nhận xét: Ta thấy tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường là trên đoạn N6-5, trong chế độ sự cố là trên đoạn N-6-5 và đã đảm bảo điều kiện kỹ thuật.
2.3.5.Phương án 5:
Sinh viên: Chu Đức Thành
21
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
a.Chọn tiết diện dây dẫn.
Các dòng sông suất:
Ta có:
Sự cố đứt dây N-4:
Sinh viên: Chu Đức Thành
22
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Sự cố đứt dây N-3:
Sự cố 3-4:
Các dây dẫn đã thỏa mãn độ bền cơ.
b.TínhΔUbt , ΔUsc
Với N-1:AC-150có :
r0=0,21(Ω/km)
x0=0,416(Ω/km)
Vì đường dây 2 mạch nên:
Vậy:
Sinh viên: Chu Đức Thành
23
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Với mạch vòng N-3-4:
Chế độ bình thường:
Chế độ sự cố:
+Sự cố đứt dây N-3:
+Sự cố đứt dây N-4:
+Đoạn 3-4
Tính tương tự, ta được bảng sau:
Đoạn
N-3
3-4
N-4
N-1
1-2
N-6
6-5
L
53,85
50
58,31
50,99
50
60
41,23
I max
179,8
4,84
170,11
163,29
58,32
157,46
128,3
I sc
349,91
174,95
349,91
326,58
116,64
314,92
128,3
Fkt
163,45
4,4
154,65
148,45
53,02
143,15
116,64
Mã dây
AC-150
AC-95
AC-150
AC-150
AC-70
AC-150
AC-120
R
11,31
16,5
12,25
5,35
11,5
6,3
11,13
X
22,4
21,45
24,26
10,61
11
12,48
17,44
n
1
1
1
2
2
2
1
I cp
445
330
445
445
265
445
380
P
30,83
0,83
29,17
56
20
54
22
Q
14,93
0,4
14,13
27,12
9,69
26,15
10,66
∆Ubt
5,49
0,18
5,95
4,85
2,78
5,51
3,56
∆Usc
10,99
6,67
11,9
9,7
5,56
11,02
3,56
Bảng 2.6
Sinh viên: Chu Đức Thành
24
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Đồ án môn học lưới điện
Từ bảng ta thấy :
Nhận xét: Ta thấy tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thường là trên đoạn N6-5, trong chế độ sự cố là trên đoạn N-4-3 và đã đảm bảo điều kiện kỹ thuật.
Sinh viên: Chu Đức Thành
25
