Đồ án hệ thống cung cấp điện -EPU

Chia sẻ: Phan Long Bien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đòi hỏi trình độ khoa học kĩ thuật cao. Ngành điện là ngành hạ tầng cơ sở, có ảnh hưởng vô cùng quan trọng đối với sự phát triển của các ngành kinh tế khác, đang được ưu tiên phát triển cũng yêu cầu trình độ theo kịp và đáp ứng được nhu cầu. Trong hệ thống điện nước ta hiện nay, phụ tải phát triển ngày càng nhanh nên việc quy hoạch và thiết kế mới, phát triển mạng điện đang là vấ đề quan tâm của ngành điện nói...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án hệ thống cung cấp điện -EPU

ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Lời nói đầu Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đòi hỏi trình độ khoa học kĩ thuật cao. Ngành điện là ngành hạ tầng cơ sở, có ảnh hưởng vô cùng quan trọng đối với sự phát triển của các ngành kinh tế khác, đang được ưu tiên phát triển cũng yêu cầu trình độ theo kịp và đáp ứng được nhu cầu. Trong hệ thống điện nước ta hiện nay, phụ tải phát triển ngày càng nhanh nên việc quy hoạch và thiết kế mới, phát triển mạng điện đang là vấ đề quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung. 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 phânphối điệncho 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 một nguồn điện và sáu phụ tải 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, rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biệt cám ơn thầy giáo Ths Phạm Anh Tuân đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên Phan Long Biên 1
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU MỤC LỤC Nội dung Trang Chương I. Phân tích nguồn và phụ tải 3 Chương II. Để xuất phương án nối dây và tính toán chỉ tiêu kĩ thuật 4 Chương III. Chọn phương án tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế 18 Chương IV. Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ các trạm cho phương án được chọn 23 Chương V. Tính toán chính xác cân bằng công suất trong các chế độ của phương án được chọn 27 Chương VI. Tính điện áp tại các nút phụ tải và lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 36 Chương VII. Tính các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của mạng điện 41 Kết luận chung 45 2
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 Mở đầu Phân tích nguồn và phụ tải là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế lưới điện.Trong chương này ta sẽ tiến hành phân tích những đặc điểm của nguồn cung cấp và các phụ tải điện, trên cơ sở đó xác định công suất phát của nguồn cung cấp và dự kiến các sơ đồ nối dây sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kĩ thuật cao nhất. 1.2 Nguồn điện Trong phạm vi đồ án môn học, hệ thống điện thiết kế được cung cấp bởi một nguồn điện N là thanh góp hệ thống 110kV có công suất vô cùng lớn, tọa độ x=7 (km) và y=13 (km); Cosφ = 0,85. Điện áp được lấy từ thanh góp hệ thống và truyền tải bằng các mạng điện trên không tới các phụ tải. 1.3 Phụ tải Hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải, các phụ tải có công suất khá lớn và được bố trí xung quanh nguồn điện tạo điều kiện thuận lợi cho các phương án nối dây. Trong 6 phụ tải, có bốn phụ tải loại 1 và hai phụ tải loại 3. Mỗi phụ tải có công suất và hệ số cosφ khác nhau từ 0,84 – 0,88. Do vậy yêu cầu cung cấp điện phải đảm bảo liên tục ở mức độ cao. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmaxtừ 4200 – 4400h. Số liệu các phụ tải: Bảng A. Các dữ liệu đề bài Phụ tải Nguồn Thông số 1 2 3 4 5 6 Tọa độ x 48 72 12 30 49 48 3 (km) Tọa độ y 4 40 21 30 17 12 13 (km) Pmax (MW) 42 40 29 30 34 31 Cos φ 0.84 0.84 0.88 0.88 0.86 0.88 0.85 Pmin (MW) 0.7*Pmax Cos φđm 0.9 Uđm (kV) 22 Yêu cầu điều chỉnh T T T T KT T điện áp Loại 3 3 1 1 1 1 Tmax (h) 4200 4200 4400 4400 4400 4400 3
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 1.4 Kết luận Qua việc phân tích sơ bộ đặc điểm của nguồn và phụ tải như trên ta đã có được cái nhìn tổng quan về mạng điện thiết kế với sồ liệu về nguồn và phụ tải xác định. Từ đây ta sẽ tiến hành đề xuất phương án nối dây và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 2.1 Mở đầu Mục đích của tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp và đảm bảo những yêu cầu quan trọng nhất như cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao.Muốn làm được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó có những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp,… Trong quá trình thành lập các phương án nối điện cần phải chú ý tới các nguyên tắc như: − Mạng điện phải đảm bảo tính an toàn, cung cấp điện với độ tin cậy cao. − Đảm bảo chất lượng điện năng như tần số, điện áp,… − Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư nhỏ, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành nhỏ. − Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, vận hành đơn giản, linh hoạt, có khả năng phát triển. 2.2 Đề xuất các phương án nối dây Trong thiết kế lưới điện, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện, người ta thường sử dụng phương pháp liệt kê nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của nguồn và phụ tải cũng như đặc điểm của chúng, ta đề xuất 3 phương án nối dây như sau: Phương án 1. T2 (3) T4 (1) km T5 (1) km . 09 74 .91 31 T3 (1) m 7 km 4k 4 6.1 .0 12 T6 (1) 45.01 km 45.89 km T1 (3) 4
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Hình 2.1 Sơ đồ nối dây phương án 1 Phương án 2 T2 (3) T4 (1) km 3 .5 32 km 2 .1 30 T5 (1) T3 (1) km m 17 46. 4k .0 12 T6 (1) 45.01 km 8 km T1 (3) Hình 2.2 Sơ đồ nối dây phương án 2 Phương án 3 T2 (3) 7 km 4 3.1 T4 (1) T5 (1) km .9 1 31 T3 (1) km km m 17 5.1 0 46. 4k .0 12 T6 (1) 45.89 km T1 (3) Hình 2.3 Sơ đồ nối dây phương án 3 5
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 2.3 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn th ất điện áp cho các phương án 2.3.1 Phương pháp chung a. Lựa chọn điện áp định mức Lựa chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một nhiệm vụ rất quan trọng bởi vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện. Để chọn được cấp điện áp định mức hợp lý cần phải thỏa mãn các điều kiện sau: − Cấp điện áp phải phù hợp với tình hình lưới điện hiện tại và phù hợp với tình hình lưới điện quốc gia. − Đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này. Việc lựa chọn điện áp định mức của mạng điện có thể được tính theo công thức kinh nghiệm sau: U = 4, 4 L + 16* P (kV) (2,1) Trong đó − L: Khoảng cách truyền tải, km − P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW b. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là: I Fi = i n*J kt (2.2) Trong đó: − Fi: Tiết diện dây dẫn, mm2 − Ii: Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A − Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện, Ở đây ta có J kt = 1,1 A/mm2 − n: Số dây Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức: S I max = max *103 , A (2.3) U đm Trong đó: − Uđm: điện áp định mức của mạng điện, kV − Smax: công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên tiến hành chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây dẫn 110kV, để không xuất hiện vầng quang thì các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70mm 2. c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp 6
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 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. Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp không vượt quá 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 20%, nghĩa là: ΔUmaxbt% = 15% ΔUmaxsc% = 20% Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác định theo công thức: P *R + Q * X i ∆U ibt = i i 2 i *100 , kV U đm Trong đó: − Pi, Qi : Công suất chạy trên đường dây thứ i, MW − Ri, Xi : Điện trở và điện kháng của đường dây thứ i, Ω Đối với đường dây 2 mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: ΔUisc % = 2ΔUibt% 2.3.1.1. Phương án 1 T2 (3) T4 (1) km T5 (1) km . 09 74 .91 31 T3 (1) m m 7k 4k 4 6.1 .0 12 T6 (1) 45.01 km 45.89 km T1 (3) a. Lựa chọn điện áp định mức Điện áp tính toán trên đường dây N-T1 là: UN-T1 = 4, 34 45.89 + 16* 42 = 116.28 (kV) Tương tự ta có kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 1.2. 7
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Bảng 1.2. Các giá trị công suất và điện áp phương án 1. Đường Chiều Q dây dài Cos φ P (MW) (MVAr) S (MVA) UKN (kV) Uđm (kV) N-1 45.89 0.84 42 27.13 50.00 116.28 110 N-2 74.09 0.84 40 25.84 47.62 115.98 110 N-3 12.04 0.88 29 15.65 32.95 94.69 110 N-4 31.91 0.88 30 16.19 34.09 98.19 110 N-5 46.17 0.86 34 20.17 39.53 105.43 110 N-6 45.01 0.88 31 16.73 35.23 100.95 110 b. Lựa chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây N-T1: − Công suất toàn phần: PT 1 42 SN-T1 = ST1 = = = 50( MVA) CosϕT 1 0,84 − Dòng điện: S 50 I= = *1000 = 262.43( A) 3U đm 3 *110 − Tiết diện dây: I 262.43 F= = = 238.57(mm 2 ) n * J kt 1*1,1 Chọn dây 1x AC 120 [Mạng lưới điện; Nguyễn Văn Đạm; Trang 196]. Tương tự ta có kết quả tính tiết diện dây dẫn của các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 1.3. Bảng 1.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 1. Đường F R0 (Ω/ X0 B0 (10- dây I (A) Số dây j (mm) Loại dây km) (Ω/KM) 6 S/km) 238.5 N-1 262.43 1 1.1 ACO 240 0.13 0.357 3.11 7 227.2 N-2 249.94 1 1.1 1 ACO 240 0.13 0.357 3.11 N-3 172.97 2 1.1 78.62 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-4 178.93 2 1.1 81.33 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-5 207.50 2 1.1 94.32 AC 95 0.33 0.397 2.87 N-6 184.90 2 1.1 84.04 AC 95 0.33 0.397 2.87 c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông số đơn vị của đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B theo các công thức sau: 8
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU R0 * L R= n X0 * L X= n B = n * B0 * L Kết quả cho trong bảng 1.4. Bảng 1.4. Tính toán tổn thất phương án 1. Đường ΔQ dây R (Ω) X (Ω) B (S) ΔP (MW) (MVAr) ΔU (kV) N-1 5.97 16.38 142.72 1.23 3.38 6.32 N-2 9.63 26.45 230.43 1.81 4.96 9.72 N-3 1.99 2.39 69.12 0.18 0.21 0.86 N-4 5.26 6.33 183.14 0.51 0.61 2.37 N-5 7.62 9.17 265.04 0.98 1.18 4.04 N-6 7.43 8.93 258.36 0.76 0.92 3.45 Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-T1: − Trong chế độ làm việc bình thường: P *R + QN −T 1 * X N −T 1 ∆U N −T 1bt = N −T 1 N −T 1 U đm 42 * 5, 97 + 27,13 *16,38 = 110 =6,32 (kV) ∆U ∆U bt % = *100% U đm 6,32 = *100% = 5, 74% 110 Do tải 1 phụ tải loại 3, chỉ có một đường dây từ nguồn tới tải thì không xét tổn thất điện áp trong chế độ sự cố. − Đối với chế độ sự cố. một mạch của đường dây ngừng làm việc: ∆U sc = 2 * ∆U bt (kV ) ∆U N −T 1SC % = 2* ∆U N −T 1bt % Tương tự ta có kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây trong phương án 1 cho trong bảng 1.5. Bảng 1.5. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 1. Đường dây ΔUBT (kV) ΔUSC (kV) ΔUBT, % ΔUSC, % 9
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU N-1 6.32 X 5.74 X N-2 9.72 X 8.83 X N-3 0.86 1.73 0.79 1.57 N-4 2.37 4.74 2.15 4.31 N-5 4.04 8.07 3.67 7.34 N-6 3.45 6.90 3.14 6.28 Từ các kết quả trong bảng 1.5 nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 1 có giá trị : ΔUmaxbt% = ΔUN-T1% = 8.83% Tổn thất điện áp khi sự cố lớn nhất bằng: ΔUmaxsc% = ΔUN-T5 % =7,34% Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như sự cố đều nằm trong giới hạn cho phép. Trong đó: tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 1 có giá trị: ∆U max bt % = ∆U N −T 1 % = 8,83% ∆U max sc % = ∆U N −T 5 % = 7,34% Tính toán đối với các phươngán còn lại được tiến hành tương tự như với phương án 1. 2.3.1.2. Phương án 2 T2 (3) T4 (1) km 3 .5 32 km 2 .1 30 T5 (1) T3 (1) km m 17 46. 4k .0 12 T6 (1) 45.01 km 8 km T1 (3) a. Lựa chọn điện áp định mức Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây T3-T3 là: PT 4 30 ST 3−T 4 = ST 4 = = = 34, 09( MVA) CosϕT 4 0,88 10
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-T6 là: PT 3 S N −T 3 = ST 3 + 1, 05 * ST 3−T 4 = + 1, 05 * ST 3−T 4 CosϕT 3 29 = + 1, 05 *34, 09 = 68, 75( MVA) 0,88 Kết quả tính điện áp trên các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện phương án 2 được cho trong bảng 2.2. Bảng 2.2 Các giá trị công suất và điện áp phương án 2. Đường Chiều Cos P Q S UKN Uđm dây dài φ (MW) (MVAr) (MVA) (kV) (kV) N-3 12.04 0.88 60.5 32.65 68.75 135.87 110 N-5 46.17 0.86 76 45.10 88.37 154.19 110 N-6 45.01 0.88 75.1 40.53 85.34 153.23 110 3-4 20.12 0.88 30 16.19 34.09 97.06 110 0.8 5-2 32.53 4 40 25.84 47.62 112.55 110 0.8 6-1 8.00 4 42 27.13 50.00 113.17 110 b. Chọn tiết diện dây dẫn Kết hợp với các bảng phụ lục 2.3.4 sách Mạng lưới điện của Nguyễn Văn Đạm ta tính được các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện phương án 2 ở bảng 2.3. Bảng 2.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 2. F R0 (Ω/ X0 B0 (10- Đường dây I (A) Số dây n j (mm) Loại dây km) (Ω/KM) 6 S/km) N-3 360.8 1. 0.17 0.377 3.05 4 2 1 164.02 AC 185 N-5 463.8 1. 3 2 1 210.83 ACO240 0.13 0.357 3.11 N-6 447.9 1. 2 2 1 203.60 ACO240 0.13 0.357 3.11 3-4 178.9 1. 3 2 1 81.33 AC95 0.33 0.397 2.87 5-2 249.9 1. 4 1 1 227.21 ACO 240 0.13 0.357 3.11 6-1 262.4 1. 3 1 1 238.57 ACO 240 0.13 0.357 3.11 11
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông số đơn vị của đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R. X. B. Kết quả cho trong bảng 2.4. Bảng 2.4. Tính toán tổn thất phương án 2. R X ΔQ ΔU Đường dây (Ω) (Ω) B (S) ΔP (MW) (MVAr) (kV) N-3 1.02 2.27 73.45 0.40 0.89 1.24 N-5 3.00 8.24 287.20 1.94 5.32 5.45 279.9 N-6 2.93 8.03 7 1.76 4.84 4.96 115.5 3-4 3.32 3.99 2 0.32 0.38 1.49 11.6 101.1 5-2 4.23 1 6 0.79 2.18 4.27 6-1 1.04 2.86 24.88 0.21 0.59 1.10 Tính tổn thất điện áp trên đường dây T3-T4: − Trong chế độ làm việc bình thường: PT 3−T 4 * RT 3−T 4 + QT 3−T 4 * X T 3−T 4 30 * 3,32 + 16,19 * 3,99 ∆U T 3−T 4 = = = 1, 49( kV ) U đm 110 ∆U T 3−T 4bt 1, 49 ∆U T 3−T 4 bt % = *100% = *100% = 1,12% U đm 110 Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-T3: − Trong chế độ bình thường: PN −T 3 * RN −T 3 + QN −T 3 * X N −T 3 60,5 *1, 02 + 32, 65 * 2, 27 ∆U N −T 3bt = = = 1, 24(kV ) U đm 110 ∆U N −T 6bt 1, 24 ∆U N −T 6bt % = *100% = *100% = 1,12% U đm 110 Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố. Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sự cố ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa là sự cố xảy ra đồng thời trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố của đoạn nào mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại. Đối với đường dây N-T3-T4 khi ngừng một mạch trên đoạn N-T3 sẽ gây nguy hiểm hơn. 12
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Khi ngừng một mạch trên đường dây N-T3.tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây N-T3-T4 là: ∆U N −T 3−T 4 SC = 2* ∆U N −T 3bt + ∆U T 3−T 4bt = 2*1, 24 + 1, 49 = 3,97(kV ) ∆U N −T 3−T 4 SC 3,97 ∆U N −T 3−T 4 SC % = *100 = *100 = 3, 61% 110 110 Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường và sự cố đều nằm trong giới hạn cho phép. Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây phương án 2 cho trong bảng 2.5. Bảng 2.5. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 2. Đường dây ΔUBT (kV) ΔUSC (kV) ΔUBT, % ΔUSC, % N-3 1.24 3.97 1.12 3.61 N-5 5.45 15.17 4.96 13.79 N-6 4.96 11.02 4.51 10.02 3-4 1.49 2.99 1.36 2.72 5-2 4.27 * 3.88 * 6-1 1.10 * 1.00 * Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như sự cố đều nằm trong giới hạn cho phép. Trong đó: tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 2 có giá trị: ∆U max bt % = ∆U N −T 5−T 2 % = 4,96% ∆U max sc % = ∆U N −T 5−T 2 % = 13, 79% 2.3.1.3. Phương án 3 13
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU T2 (3) 7 km 4 3.1 T4 (1) T5 (1) km .9 1 T3 (1) 31 km km m 17 5.1 0 46. 4k .0 12 T6 (1) 45.89 km T1 (3) a. Lựa chọn điện áp định mức Kết quả tính điện áp trên các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện phương án 3 được cho trong bảng 3.2. Bảng 3.2 Các giá trị công suất và điện áp phương án 3. Đường Chiều Cos P Q S UKN Uđm dây dài φ (MW) (MVAr) (MVA) (kV) (kV) N-3 12.04 0.88 29.00 15.65 32.95 94.69 110 N-4 31.91 0.88 72.00 38.86 81.82 149.33 110 N-5 46.17 0.86 66.55 39.49 77.38 144.66 110 0.8 N-1 45.89 4 42.00 27.13 50.00 116.28 110 0.8 4-2 43.17 4 40.00 25.84 47.62 113.44 110 5-6 5.10 0.88 31.00 16.73 35.23 97.15 110 b. Chọn tiết diện dây dẫn Kết hợp với các bảng phụ lục 2.3.4 sách Mạng lưới điện của Nguyễn Văn Đ3m ta tính được các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện phương án 2 ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn phương án 3. 14
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU F R0 (Ω/ X0 B0 (10- Đường dây I (A) Số dây n j (mm) Loại dây km) (Ω/KM) 6 S/km) N-3 172.9 1. 7 2 1 78.62 AC95 0.33 0.397 2.87 N-4 429.4 1. 3 2 1 195.20 ACO240 0.13 0.357 3.11 N-5 406.1 1. 0.17 0.377 3.05 6 2 1 184.62 AC185 N-1 262.4 1. 3 1 1 238.57 ACO240 0.13 0.357 3.11 4-2 249.9 1. 4 1 1 227.21 ACO 240 0.13 0.357 3.11 5-6 184.9 1. 0 2 1 84.04 AC95 0.33 0.397 2.87 c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn và xác định được các thông số đơn vị của đường dây cần tiến hành tính các thông số tập trung R. X. B. Kết quả cho trong bảng 3.4. Bảng 3.4. Tính toán tổn thất phương án 3. R X ΔQ ΔU Đường dây (Ω) (Ω) B (S) ΔP (MW) (MVAr) (kV) N-3 1.99 2.39 69.12 0.18 0.21 0.86 198.4 N-4 2.07 5.70 6 1.15 3.15 3.37 N-5 3.92 8.70 281.66 1.94 4.31 5.50 16.3 142.7 N-1 5.97 8 2 1.23 3.38 6.32 15.4 134.2 4-2 5.61 1 7 1.05 2.89 5.66 5-6 0.84 1.01 29.27 0.09 0.10 0.39 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện phương án 3 được cho trong bảng 3.5. Bảng 3.5. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 3. Đường dây ΔUBT (kV) ΔUSC (kV) ΔUBT, % ΔUSC, % N-3 0.86 1.73 0.79 1.57 N-4 3.37 6.74 3.06 6.13 N-5 5.50 11.00 5.00 10.00 N-1 6.32 * 5.74 * 15
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU 4-2 5.66 * 5.15 * 5-6 0.39 0.78 0.36 0.71 Các giá trị tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như sự cố đều nằm trong giới hạn cho phép. Trong đó: tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 3 có giá trị: ∆U max bt % = ∆U N −T 1 % = 5, 74% ∆U max sc % = ∆U N −T 5 % = 10, 00% Các kết quả trên có được là tính toán theo phương án sơ bộ để đơn giản mạch điện. Để có những kết quả chính xác hơn ta phải tính chi tiết theo sơ đồ thay thế. Sau đây ta sẽ làm theo phương pháp này ví dụ đối với đoạn đường dây N- T3-T4 của phương án 2. Cụ thể: Ta có sơ đồ thay thế: Z1 Z2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 I5 I7 I1 I2 ΔP 1, ΔQ1 I3 I4 ΔP 2, ΔQ 2 I6 QC2 Q C2 QC1 QC1 T3 /2 /2 T4 /2 /2  Đoạn đường dây T3-T4: Dòng điện chạy trên đường dây: S 34, 09 I= = = 178,93( A) 3U 3x110 Tiết diện dây dẫn: I 178,93 F= = = 81,33(mm 2 ) n * J kt 2*1,1 Chọn dây AC  Đoạn đường dây N-T3: Dòng công suất: PT 3 P S = ST 3 + 1, 05* ST 3−T 4 = + 1, 05* T 4 CosϕT 3 CosϕT 4 29 30 S= + 1, 05* = 68, 75( MVA) 0,88 0,88 Dòng điện: S 68, 75 I= = *1000 = 360,84( A) 3U 3 *110 Tiết diện dây dẫn: 16
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU I 360,84 F= = = 164, 02(mm 2 ) n * J kt 2 *1,1 Chọn dây 2* AC-185 Các thông số của dây AC185: R0 = 0,17(Ω / km) X 0 = 0,377(Ω / km) B0 = 3, 05 x10−6 ( S / km) Ta có: R0 * L1 0,17 *12, 04 R1 = = = 1, 02(Ω) n 2 R * L 0,377 *12, 04 X1 = 1 1 = = 2, 27(Ω) n 2 B1 = n * B0 * L1 = 2*3, 05*12, 04 = 73, 45(10−6 S ) QC1 = B1 *U 2 = 73, 45*110 2 = 0,89( MVAr ) Tương tự ta cũng có: R2 = 3,32(Ω) X 2 = 3,99(Ω) B2 = 2,87(10−6 S ) QC 2 = 1, 4( MVAr ) Theo sơ đồ thay thế ta có: S PT 4 30 I7 = 7 = = = 178, 92( A) 3U CosϕT 4 3U 0,88* 3 *110 & & Q 1, 4 S6 = S 7 − j C 2 = 30 + j16,19 − j = 30 + j16,12( MVA) 2 2 S6 30 2 + 16,12 2 I6 = = = 178, 75( A) 3U 3 *110 Tổn thất công suất: ∆P2 = 3* I 62 * R2 = 3*178, 752 *3,32 = 0,32( MW ) ∆Q2 = 3* I 62 * X 2 = 3*178, 752 *3,99 = 0,38( MVAr ) Lại có: & & S5 = S 6 + ∆P2 + j ∆Q2 = 40 + j16, 2 + 0,32 + j 0,38 = 40,32 + j16,58( MVA) & & & Q 1, 4 S 4 = S5 + ST 3 − j C 2 = 40,32 + j16,58 + 29 + j15, 65 − j = 69,32 + j31,53( MVA) 2 2 & & Q S3 = S 4 − j C1 = 69,32 + j 31, 43 − j 0,89 = 69,32 + j 30,99( MVA) 2 2 S3 69,322 + 30,992 I3 = = = 398,53( A) 3U 3 *110 17
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Tổn thất công suất: ∆P = 3* I 32 * R1 = 3*398,532 *1, 02 = 0, 49( MW ) 1 ∆Q1 = 3* I 32 * X 1 = 3*398,532 * 2, 27 = 1, 08( MVAr ) Tiếp tục: & & S 2 = S3 + ∆P + j ∆Q1 = 69, 32 + j 30,99 + 0, 49 + j1, 08 = 69,81 + j 32, 07( MVA) 1 & & Q 0,89 S1 = S 2 − j C1 = 69,81 + j 32, 07 − j = 69,81 + j 31, 63(MVA) 2 2 Tổn thất điện áp: P * R + Q4 * X 2 69,32*3,32 + 31, 53*3, 99 ∆U 2 = 4 2 = = 3, 24( kV ) U 110 P * R + Q1 * X 1 69,81*1, 02 + 31, 63* 2, 27 ∆U1 = 1 1 = = 1, 30( kV ) U 110 Như vậy: ∆U bt = ∆U1 + ∆U 2 = 1,30 + 3, 24 = 4,54(kV ) ∆U SC = 2∆U1 + ∆U 2 = 2*1,30 + 3, 24 = 5,84(kV ) ∆U bt 4,54 ∆U bt % = *100% = *100% = 4,12% U đm 110 ∆U SC 5,84 ∆U SC % = *100% = *100% = 5,84% ∆U đm 110 Các giá trị tổn thất điện áp trong chế độ bình thường và sự cố đều nằm trong giới hạn cho phép. 2.4 Kết luận Trong chương này ta đã vạch ra được các phương án nối dây cho khu vực thiết kế, qua đó đã xác định được điện áp định mức.tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp cho từng phương án cụ thể. Các giá trị tổn thất điện áp của các phương án được tổng hợp ở bảng 4.4 Bảng 4.4. Chỉ tiêu kỹ thuật của các phương án so sánh. Phương án Tổn thất điện áp 1 2 3 ΔUmaxbt% 6.32 5.45 6.32 18
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU ΔUmaxsc% 7.34 13.79 10.00 CHƯƠNG 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU KINH TẾ 3.1. Mở đầu. Mục đích tính toán kinh tế - kỹ thuật trong năng lượng là tìm lời giải tối ưu về kinh tế của bài toán năng lượng đặt ra bằng cách so sánh hàng loạt các phương án có thể thực hiện được.theo các chỉ tiêu kinh tế của công trình năng lượng.Những vấn đề này được giải quyết trong thiết kế mạng điện.nhà máy điện cũng như thiết lập các kế hoạch và sơ đồ phát triển.cải tạo hệ thống điện.các mạng điện và các phần tử khác trong lĩnh vực năng lượng. 3.2 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế. Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức nên để đơn giản ta không xét đến vốn đầu tư vào các trạm hạ áp. Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hàng năm.được xác định theo công thức: Z = (atc + avh ) * K d + ∆A * C Trong đó: − atc : Hệ số hiệu quả vốn đầu tư. ( atc = 0,125) − avh : Hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện. ( avh =0,04) − K d : Tổng vốn đầu tư về đường dây − ∆A : Tổng tổn thất điện năng hàng năm − C: Giá 1kWh điện tổn thất. (C=1200 đ/kWh) Đối với đường dây trên không hai mạch đặt trên cùng một cột.tổng vố đầu tư xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau: K d = ∑1, 6* k0i * Li Trong đó: − k0i : Giá thành xây dựng một đường dây một mạch.đ/km. − Li : Chiều dài đường dây thứ i. Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức: ∆A = ∑ ∆Pi max *τ Trong đó: − ∆Pi max : Tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại − τ : Thời gian tổn thất công suất cực đại Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính như sau: 19
ĐỒ ÁN HẸ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - EPU Pi 2 + Qi2max ∑ ∆P i max = max 2 U đm * Ri Trong đó: − Pi max : Công suất tác dụng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại. − Qi max : Công suất phản kháng chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại. − Uđm: Điện áp định mức của mạng điện Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức: τ = (0,124 + Tmax *10−4 ) 2 *8760 Trong đó: − Tmax : Thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm 3.3 Tính kinh tế cho các phương án đã đề ra. 3.3.1 Phương án 1 Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây. Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây N-T1: ∆P = 3* I 2 * R = 3* 262, 432 *5, 97 = 1, 23( MW ) 1 Tổn thất công suất trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự. Kết quả tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp trong bảng 1.4 Bảng 1.4. Tính toán tổn thất phương án 1. R X ΔQ ΔU Đường dây (Ω) (Ω) B (S) ΔP (MW) (MVAr) (kV) 16.3 142.7 N-1 5.97 8 2 1.23 3.38 6.32 26.4 230.4 N-2 9.63 5 3 1.81 4.96 9.72 N-3 1.99 2.39 69.12 0.18 0.21 0.86 183.1 N-4 5.26 6.33 4 0.51 0.61 2.37 265.0 N-5 7.62 9.17 4 0.98 1.18 4.04 258.3 N-6 7.43 8.93 6 0.76 0.92 3.45 3.3.1.1 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện. Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được dặt trên cùng một cột thép (cột kim loại). Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây N-T1 được xác định như sau: K1 = k01 * Lđ= 483*106 * 45,89 = 22165.44(10 6 ) 1 Kết quả vốn đầu tư xây dựng được cho trong bảng 1.7. 20