Thiết kế lưới điện khu vực có 2 nguồn cung cấp và 9 phụ tải

Chia sẻ: Việt Hoàng | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:208

Thêm vào BST

Báo xấu

119
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phân tích nguồn điện và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích các đặc điểm của các nguồn điện cung cấp và các phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn điện cung cấp và dự kiến phương án nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế lưới điện khu vực có 2 nguồn cung cấp và 9 phụ tải

Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải MỤC LỤC PHẦN I......................................................................................................................................................5 THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP.............................................................................5 CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI.....................................................................5 CHƯƠNG I. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN.................................................6 1.1 . Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải.............................................................6 1.1.1. Nguồn điện.....................................................................................................................6 1.1.1.1. Nhà máy nhiệt điện............................................................................................6 1.1.1.2. Hệ thống điện......................................................................................................6 1.1.2. Phụ tải...............................................................................................................................6 1.1.3. Định hướng kỹ thuật cơ bản.................................................................................7 CHƯƠNG II..........................................................................................................................................9 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG...............................................................................................................9 2.1. Cân bằng công suất tác dụng..........................................................................................9 2.2. Cân bằng công suất phản kháng.................................................................................10 2.3. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của nhà máy điện..........................................11 2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại..........................................................................................11 2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu........................................................................................11 2.3.3. Chế độ sự cố...............................................................................................................12 2.3.4. Tổng kết các chế độ vận hành...........................................................................12 CHƯƠNG III......................................................................................................................................13 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ...........................................................................................................................13 3.1. Các phương án nối dây....................................................................................................13 3.1.1. Phương án nối dây 01..............................................................................................14 3.1.2. Phương án nối dây 02..............................................................................................14 3.1.3. Phương án nối dây 03..............................................................................................15 3.1.4. Phương án nối dây 04..............................................................................................15 3.1.5. Phương án nối dây 05..............................................................................................16 3.2. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án..................................................................16 3.2.1. Phương án nối dây 01..............................................................................................16 3.2.1.1. Tính công suất truyền tải điện trên các đoạn dây truyền tải trong lưới điện................................................................................................................................17 3.2.1.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn.........................................................................20
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 3.2.2. Phương án nối dây 02..............................................................................................27 3.2.3. Phương án nối dây 03..............................................................................................30 3.2.4. Phương án nối dây 04..............................................................................................33 3.2.5. Phương án nối dây 05..............................................................................................36 3.3. Bảng tổng kết cho từng phương án..........................................................................43 CHƯƠNG IV. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU..........................................................................44 4.1. Phương pháp tính kinh tế................................................................................................44 4.2. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án............................................45 4.2.1. Phương án 01...............................................................................................................45 4.2.2. Phương án 02...............................................................................................................46 4.2.3. Phương án 03...............................................................................................................47 4.2.4. Phương án 04...............................................................................................................48 4.2.5. Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu.......................................................49 CHƯƠNG V. CHỌN SỐ LƯỢNG,.......................................................................................50 CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ NỐI DÂY..........................50 5.1. Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp............................................50 5.1.1. Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp..........50 5.1.2. Chọn số lượng máy biến áp.................................................................................50 5.1.3. Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải.............................50 5.1.4. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện.............................................................................................................................51 5.2. Chọn sơ đồ nối điện.........................................................................................................52 5.2.1. Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp..............................................................52 5.2.2. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp........................................................55 5.3. Sơ đồ nối dây toàn mạng điện....................................................................................56 CHƯƠNG VI. TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN............................57 6.1. Chế độ phụ tải cực đại...................................................................................................57 6.1.1. Đường dây NĐ3........................................................................................................58 6.1.2. Các đường dây ND4, ND5, ND6..................................................................59 6.1.3. Đường dây ND1HT...............................................................................................60 6.1.5. Cân bằng công suất trong hệ thống điện......................................................67 6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu.................................................................................................67 6.2.1 Đường dây NĐ3.........................................................................................................68
6.2.2. Các đường dây ND4, ND5, ND6..................................................................69 Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 2
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 6.2.3 Đường dây ND1HT................................................................................................70 6.2.5 Cân bằng công suất trong hệ thống điện.......................................................76 6.3. Chế độ sau sự cố................................................................................................................76 6.3.1. Đường dây NĐ3........................................................................................................76 6.3.2. Các đường dây ND4, ND5, ND6..................................................................78 6.3.3 Đường dây ND1HT................................................................................................78 6.3.4. Đường dây 12............................................................................................................80 6.3.5. Từ thanh góp trung gian (nút 1) tới TBA phụ tải 1..................................81 6.3.6 . Các đường dây HT7, HT8, HT9...................................................................83 6.3.7 Cân bằng công suất trong hệ thống điện.......................................................84 CHƯƠNG VII. TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP................................................................................................85 7.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện.....................................................................85 7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại..........................................................................................85 7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV).......................................................86 7.1.3 Chế đô sau sự cố ( Ucs = 121 kV).......................................................................86 7.1.3.1. Đường dây ND1HT......................................................................................86 7.2. Điều chỉnh điện áp trong mạng điện........................................................................87 7.2.1. Các đầu điều chỉnh trong MBA trạm 1..........................................................89 7.2.1.1. Chế độ phụ tải cực đại.................................................................................89 7.2.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu...............................................................................89 7.2.1.3. Chế độ sau sự cố..............................................................................................90 7.2.2. Chọn các đầu điều chỉnh trong các máy biến áp còn lại.......................90 CHƯƠNG VIII..................................................................................................................................91 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN..........91 8.1. Tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện ∆P................................................91 8.2. Tính tổn thất điện năng trong lưới điện ∆A.........................................................91 8.3. Vốn đầu tư cho lưới điện K.........................................................................................92 8.4. Tính chi phí và giá thành điện.......................................................................................92 8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm Y..............................................................................92 8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm Z................................................................................92 8.5. Giá thành truyền tải điện năng....................................................................................92 PHẦN II..................................................................................................................................................94 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI..........................................................................94 1. ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................................95
Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 3
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải 1.1. Nội dung thiết kế trạm biến áp..................................................................................95 1.2. Các số liệu trạm biến áp cần thiết kế....................................................................95 1.3. Phương án dự kiến............................................................................................................95 2.Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA...................................................................96 2.1. Chọn máy biến áp...............................................................................................................96 3. Chọn các thiêt bị điện cao áp và hạ áp..............................................................................97 3.1. Chọn các thiết bị điện cao áp.......................................................................................97 3.2. Chọn thiết bị điện hạ áp.................................................................................................97 4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện đã chọn...............................100 4.1. Tính toán ngắn mạch.....................................................................................................100 4.1.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1............................................................................101 4.1.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp...............................................................................101 4.2. Kiểm tra các thiết bị đã chọn.....................................................................................103 5. Tính toán nối đất cho trạm biến áp.................................................................................105 5.1. Điện trở nối đất của thanh nối đất........................................................................105 5.2. Điện trở nối đất của cọc.............................................................................................106 5.3 Điện trở nối đất của hệ thống cọc thanh............................................................106 TÀI LIỆU THAM KHẢO:.........................................................................................................109
Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 4
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải PHẦN I THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP CÓ 02 NGUỒN CUNG CẤP VÀ 09 PHỤ TẢI
Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 5
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải CHƯƠNG I. CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 1.1 . Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải Phân tích nguồn điện và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán thiết kế. Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích các đặc điểm của các nguồn điện cung cấp và các phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn điện cung cấp và dự kiến phương án nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất. 1.1.1. Nguồn điện Hệ thống điện thiết kế có 02 nguồn cung cấp điện bao gồm 01 nhà máy nhiệt điện và 01 hệ thống điện 1.1.1.1. Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 55 MW, hệ số công suất của các tổ máy là cosφ = 0,85. Tổng công suất phát của nhà máy nhiệt điện là 04 x 55 = 220 MW. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (khoảng 30%40%), thời gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 04 đến 10 giờ), công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 06% đến 15%. Công suất phát kinh tế (Pkt) của nhà máy nhiệt điện thường bằng 80% đến 90% công suất định mức (Pđm). Trong đồ án này chúng ta thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85% công suất định mức, nghĩa là Pkt = 85% Pđm 1.1.1.2. Hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn với hệ số công suất cosφ = 0,85. Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống điện là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, có nghĩa là công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện. 1.1.2. Phụ tải Trong hệ thống điện thiết kế có 09 phụ tải với các thống số và thuộc tính của từng phụ tải được chi tiết trong bảng số liệu phụ tải như sau: Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P max 38 30 32 40 35 33 32 33 36 (MW) Cosφ 0,88 0,9 0,88 0,92 0,9 0,9 0,92 0,92 0,9 Q max (MVAr) 20,52 14,40 17,28 17,20 16,80 15,84 13,76 14,19 17,28 Độ tin
I I I I I I I I I cậy Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 6
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 YC KT KT KT KT KT KT KT KT KT ĐCĐA Uđm 10 10 10 10 10 10 10 10 10 (kV) Bảng 1.1. Phụ tải của lưới điện khu vực Ta có kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu trong bảng sau: Smax(MVA) = Phụ tải Smax(MVA) Smin(MVA)=Pmin+jQmin Smin(MVA) Pmax + jQmax 1 38+20,52j 43,19 19+10,26j 21,59 2 30+14,4j 33,33 15+7,2j 16,64 3 32+17,28j 36,37 16+8,64j 18,18 4 40+17,04j 43,48 20+8,52j 21,74 5 35+16,94j 38,88 17,5+8,47j 19,44 6 33+15,972j 36,66 16,5+7,986j 18,33 7 32+13,632j 34,78 16+6,816j 17,39 8 33+14,058j 35,87 16,5+7,029j 17,93 9 36+17,424j 39,99 18+8,712j 20 Tổng 309+147,386j 342,55 154,5+73,693j 171,26 Bảng 1.2. Giá trị công suất của phụ tải ở chế độ cực đại, cực tiểu 1.1.3. Định hướng kỹ thuật cơ bản Ta có tất cả các phụ tải đều là loại I luôn được cung cấp từ 02 nguồn khác nhau nên ta phải sử dụng dây kép, mạch vòng nhằm cung cấp điện từ 02 nguồn. Xây dựng đường dây tải điện trên không sử dụng cột bê tông li tâm cho những vị trí cột đỡ, cột thép cho những cột néo, góc với dây truyền tải là dây nhôm lõi thép để đảm bảo khả năng dẫn điện và độ bền cơ, tính kinh tế. Bố trí dây dẫn theo hình tam giác đều với khoảng cách trung bình hình học là 5m Ta có sơ đồ địa lý của hệ thống điện như sau
Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 7
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải
Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 8
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải CHƯƠNG II CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG 2.1. Cân bằng công suất tác dụng Để đảm bảo cho lưới điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp. Mục đích của phần này là ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng không, từ đó suy ra phương thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng. Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực đại. Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng phương trình cân bằng sau: ∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC = m∑PPT + ∑∆PMĐ + ∑PTD + ∑PDT Trong đó: - m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng một lúc, trong tính toán ta lấy m =1 - ∑PHT là tổng công suất tác dụng lấy ra từ hệ thống - ∑PNĐ là tổng công suất phát kinh tế trong nhà máy điện: ∑PNĐ = 4 x 55 x 85% = 187 (MW) - ∑PYC là tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện - ∑PPT là tổng công suất tác dụng của các phụ tải: ∑PPT = 309 (MW) -∑∆PMĐ là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và các máy biến áp. (Khi tính toán ta lấy bằng 5% ∑PPT) ∑∆PMĐ = 5% ∑PPT = 5% x 309 = 15,45 (MW) ∑PTD là tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. Đối với nhà máy nhiệt điện ta lấy bằng 10% ∑PĐM ∑PTD = 10% ∑PĐM = 10% x 220 = 22 (MW) ∑PDT là tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống nghĩa là ∑PDT = 0 Ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại là ∑PYC = 309 + 15,45 + 22 = 346,45 (MW)
Phương trình cân bằng công suất tác dụng sẽ là ∑PHT + ∑PNĐ = ∑PYC Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 9
Thiết kế lưới điện khu vực có 02 nguồn cung cấp và 09 phụ tải ∑PHT= ∑PYC ∑PNĐ= 346,45 187 = 159,45 (MW). Điều này có nghĩa là trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp cho phụ tải một lượng công suất là 159,45 (MW) 2.2. Cân bằng công suất phản kháng Để đảm bảo chất lượng điện áp ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và trong các khu vực riêng biệt của nó cần có sự cân bằng công suất phản kháng. Phương trình cân bằng công suất phản kháng như sau QHT + ∑QF+ ∑Qb = m∑QPT + ∑∆QB + ∑∆QL ∑QC +∑QTD + ∑QDT Trong đó: - QHT là tổng công suất phản kháng từ phía hệ thống QHT = PHT x tgφHT = 159,45 x 0,62 = 98,86 (MVAr) - ∑QF là tổng công suất phảng kháng phát của các tổ máy nhà máy điện ∑QF = ∑PNĐ x tgφF = 187 x 0,62 = 115,94 (MVAr) - m∑QPT là phụ tải phản kháng cực đại của mạng có xét đến hệ số đồng thời (m=1) ∑QPT = ∑QPTmax = 147,27 (MVAr) - ∑∆QB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống. Ta lấy ∑∆QB= 20% x ∑QPT= 20% x 147,27 = 29,45 (MVAr) - ∑∆QL là tổng tổn thất phản kháng trên các đoạn đường dây của lưới điện -∑QC là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đoạn đường dây cao áp trong lưới điện sinh ra. Trong tính toán sơ bộ có thể coi ∑∆QL ∑QC = 0 (MVAr) ∑QTD là tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện được xác định theo hệ thống công suất cosφtd của các thiết bị tự dùng trong nhà máy. Trong tính toán sơ bộ có thể lấy cosφtd trong khoảng 0,7 đến 0,8. Trong đồ án này chúng ta tính toán với cosφtd = 0,75 thì tgφtd = 0,88 ∑QTD =∑PTD x tgφtd = 22 x 0,88 = 19,36 (MVAr) ∑QDT là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống, ở đây do hệ thống có công suất vô cùng lớn lên ∑PDT sẽ lấy ở thanh góp của hệ thống, nghĩa là ∑QDT = 0 (MVAr) ∑QB là tổng cống suất phản kháng do thiết bị bù phát ra ∑QB = m∑QPT + ∑∆QB + (∑∆QL ∑∆QC) +∑QTD + ∑QDT (QHT + ∑QF) ∑QB = 147,27 + 29,45 + 0 + 19,36 + 0 (98,86 + 115,94) ∑QB = 18,72 (MVAr)
lưới điện thiết kế. Sinh viên: Nguyễn Văn Hiệu 0941946262 Trang: 10