Đồ án lưới điện

Đồ án lưới điện khu vực GVHD Th S Kiều Thị Thanh Hoa BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Sinh viên thực hiện NGUYỄN THÀNH TRUNG Mã sinh viên 1781210108 Giảng viên hướng dẫn TH S KIỀU THỊ THANH HOA Ngành QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG Chuyên ngành QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG Lớp D12QLNL Khóa 2017 2022 Hà Nội, tháng 1 năm 2022 Đồ án lưới điện khu vực GVHD Th S Kiều Thị Thanh Hoa SV Nguyễn Thành Trung MỤC LỤC CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1 P.

PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Phân tích nguồn

 Nguồn hệ thống công suất vô cùng lớn

 Hệ số công suất là cos φ=0,85

Phân tích phụ tải

Bảng 1: Số liệu các phụ tải

Loại I III I I I Điện áp thứ cấp(kV) 22kV

 Gồm có 4 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III

Phụ tải loại I là loại phụ tải quan trọng đòi hỏi cấp điện liên tục; bất kỳ sự gián đoạn nào cũng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh, quốc phòng và tính mạng con người, đồng thời gây thiệt hại kinh tế lớn Vì vậy, phụ tải loại I phải được cấp điện từ hai nguồn hoặc hai phía trở lên thông qua các giải pháp như sơ đồ mạch kín, đường dây kép hoặc trạm biến áp có hai máy làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục ngay cả khi một phần hệ thống gặp sự cố.

Phụ tải loại III là phụ tải có mức độ quan trọng thấp; nếu gián đoạn cung cấp sẽ không gây thiệt hại lớn Vì vậy, trong thiết kế hệ thống phân phối điện, ta chỉ cần dùng đường dây đơn và trạm biến áp có một máy biến áp cho khu vực này Cấu hình đơn giản này giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời vẫn đảm bảo cấp điện an toàn cho các khu vực có yêu cầu phụ tải thấp.

Bảng 2: Công suất cực đại và cực tiểu phía phụ tải

Cân bằng công suất tác dụng

Pdt=0 vì hệ thống có công suất vô cùng lớn

PN: công suất tác dụng nguồn

Pyc: công suất tác dụng yêu cầu m: hệ số đồng thời ( m=1 )

  : tổng công suất tác dụng trong lưới

∑∆Pmax : tổng tổn thất công suất tác dụng trong lưới

Pdt: công suất tác dụng dự trữ

Cân bằng công suất phản kháng

Trong đó: m: hệ số đồng thời ( m=1 )

  : tổng công suất phản kháng trong lưới

∑∆Qba = 15%m∑Qmaxi: tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp

∑∆QL, ∑∆QC: lần lượt là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và do điện dung của đường dây

Sơ đồ mặt bằng vị trí nguồn điện và các phụ tải:

DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Phương án 2

TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

Chọn điện áp định mức

Li: chiều dài đường dây thứ i, km

Pi: công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW n: số lộ đường dây

Chọn tiết diện dây dẫn

 Tiết diện kinh tế của dây dẫn tính theo: kt l v / max kt

Mặt khác: / max max l v 3. dm

 Chọn F dây theo tiêu chuẩn gần nhất

Il/vmax: dòng điện lớn nhất trên dây dẫn

Smax: công suất toàn phần lớn nhất trên đường dây

Udm: điện áp định mức trên đường dây n: số mạch đường dây

 Điều kiện xuất hiện vầng quang ( để giảm tối thiểu lượng tổn thất vầng quang do lưới điện 110kv thì các dây nhôm lõi thép cần có Fmin = 70mm 2 )

 Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép Il/vmax ≤ Icp, Isc ≤ Icp

Tính tổn thất điện áp

Pi, Qi: là công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây i

Ri, Xi: là điện trở và điện kháng trên đường dây i

R0, X0: điện trở và điện kháng đơn vị của đường dây thứ i li: độ dài đường dây thứ i

 Chú ý: Đối với đường dây 2 mạch, nếu như sự cố trên một mạch thì

 Tổn thất điện áp phải thỏa mãn 2 điều kiện:

Lúc bình thường: U % bt  U % btcp 10%

Lúc sự cố: U % sc  U % sccp 20%

Sơ đồ đi dây phương án 1

Phân bố công suất

Bỏ qua tổn thất công suất:

Từ sơ đồ mặt bằng ta có độ dài đường dây HT-1:

 Tương tự ta có bảng sau

Bảng 3: Chọn điện áp định mức phương án 1 Đường dây

Chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trong mạng điện

3.2.3.1 Chọn tiết diện dây dẫn

 Dòng điện lớn nhất trên dây dẫn:

 Dây nhôm lõi thép, Tmax = 5254 h => jkt = 1 A/mm 2

 Tiết diện kinh tế của dây dẫn: / m ax 87,33 2

 Tương tự với các đường dây HT-2; HT-3; HT-4; HT-5 ta có bảng sau:

Bảng 4: Tiết diện dây dẫn phương án 1

 Độ bền cơ học, vầng quang điện thỏa mãn

Giả sử sự cố một mạch của đường dây: Isc = 2.Il/vmax, ta có bảng sau:

Bảng 5: Dòng điện sự cố của phương án 1 Đường dây

A HT-1 87.33 174.66 330 HT-2 203.769 - 510 HT-3 81.508 163.02 330 HT-4 78.597 157.19 265 HT-5 78.597 157.19 265

Từ bảng 5 => I l v / max I cp , I sc I cp

 Điều kiện phát nóng cho phép thỏa mãn Đường dây

3.2.3.2 Tính tổn thất điện áp

 Xét đường dây đường dây HT-1:

HT HT HT HT btHT dm

Tương tự ta tính được tổn thất điên áp trên đường dây HT-2; HT-3; HT-4; HT-5

Bảng 6: Tổn thất điện áp chế độ bình thường và sự cố phương án 1 Đường dây

 X MW P MVAr Q ∆U% bt ∆U% sc HT-1 0.33 0.322 28.28 4.67 4.55 30 14.4 1.70 3.40 HT-2 0.17 0.402 25 4.25 10.05 35 16.8 2.63 - HT-3 0.33 0.322 42.42 7.00 6.83 28 13.44 2.38 4.76 HT-4 0.46 0.433 25.49 5.86 5.52 27 12.96 1.90 3.80 HT-5 0.46 0.433 39.05 8.98 8.45 27 12.96 2.91 5.82

Từ bảng 6 ta có tổn thất điện áp lớn nhất của phương án 1 khi bình thường và sự cố là: max 5 max 5

,82% % bt btHT btcp sc scHT sccp

 Kết luận: Phương án 1 thoả mãn yêu cầu kỹ thuật

Sơ đồ nối dây phương án 2

Bỏ qua tổn thất công suất:

Tương tự phương án 1 ta có bảng sau:

Bảng 7: Điện áp định mức phương án 2

Chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp

Bảng 8: Tiết diện dây dẫn phương án 2 Đường dây

 Độ bền cơ học, điều kiện vầng quang thỏa mãn

Giả sử sự cố trên một mạch đường dây: Isc = 2Il/vmax, ta có bảng sau: Đường dây

Bảng 9: Dòng điện sự cố phương án 2 Đường dây

 Điều kiện phát nóng cho phép thỏa mãn

Bảng 10: Thông số đường dây phương án 2 Đường dây

Bảng 11: Tổn thất điện áp phương án 2 Đường dây R  X MW P MVAr Q ∆U% bt ∆U% sc ∆U% btmax ∆U% scmax

Từ bảng 11 ta có tổn thất điện áp lớn nhất của phương án 2 khi bình thường và sự cố là: max 4 4 4 5

3,425 % 10% bt btN btN bt btcp

 Kết luận: Phương án 2 thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sc max 4 4 4 5

(Bỏ qua tổn thất công suất)

 Xét lưới kín HT-4-5 HT:

Dòng công suất chạy trên đoạn 5-4 ( giả sử chiều công suất đi từ 5→4)

            chiều công suất giả sử sai →S 5 4  4,30 2, 06 jMVA

Dòng công suất chạy trên đoạn HT-5:

→ Nút 1 là điểm phân công suất

 Xét đường dây HT-1, HT-2, HT-3 ta có ;

 Dòng công suất trên HT-1:

Tương tự phương án 1, 2 ta có:

Bảng 12: Chọn điện áp định mức phương án 3 Đường dây

Chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp

Bảng 13: Chọn tiết diện dây dẫn phương án 3 Đường dây

 Độ bền cơ học, xất hiện vầng quang thỏa mãn

 Xét điều kiện phát nóng:

Xét lưới kín HT-4-5-HT:

Trường hợp 1: sự cố từ HT-5, lưới HT-4-5-HT thành lưới liên thông HT-5-4

Công suất trên đoạn HT-4:

Dòng điện sự cố trên đoạn 4-5:

 Điều kiện phát nóng được thỏa mãn

Dòng điện sự cố trên đoạn HT-4:

 Điều kiện phát nóng được thỏa mãn

Trường hợp 2: Sự cố từ HT-4, lưới HT-4-5-HT thành lưới liên thông HT-4-5

Dòng điện sự cố trên đoạn 5-4:

Dòng điện sự cố trên đoạn HT-5:

 Điều kiện phát nóng thỏa mãn

 Kiểm tra đoạn HT-1, HT-2, HT-3 tương tự phương án 1, 2

Bảng 14: Dòng điện làm việc và sự cố Đường dây

 Điều kiện phát nóng cho phép thoả mãn

Bảng 15: Thông số đường dây phương án 3 Đường dây

 Xét lưới kín HT-4-5-HT:

Vì điểm 4 là điểm phân bố công suất nên  U % btHT  4 hoặc  U % btHT  5   U % bt 5 4  là lớn nhất

Với  U % btHT  4  1,736%,  U % btHT  5  3,17%  U % bt 5 4   0,355% max 5 5 4

Trường hợp 1: Sự cố từ HT-5, lưới HT-4-5-HT thành lưới liên thông HT-5-4

Tổn thất điện áp trong lưới HT-4-5-HT khi sự cố đoạn HT-5:

HT HT HT HT dm dm

Trường hợp 2: Sự cố từ HT-4, lưới HT-4-5-N thành lưới liên thông HT-4-5

Tổn thất điện áp trong lưới HT-4-5-N khi sự cố đoạn N

HT HT HT HT dm dm

 Xét đoạn HT-1, HT-2, HT-3 ta có:

Tương tự phương án 1, 2 ta có:

Bảng 16: Tổn thất điện áp ở phương án 3

 Tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án 3 khi bình thường và sự cố là: bt max 5 5 4 max 5 4

% % 7,698% % 20% btHT bt btcp sc N sccp

 Kết luận: Phương án 3 thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật Đường dây

 MW P MVAr Q ∆U% bt ∆U% sc HT-1 3.82 5.88 30.00 14.40 1.65 3.29

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Tính vốn đầu tư

Giả sử đường dây trên không lộ kép được đặt trên cùng một cột thép

 Vốn đầu tư xây dựng đường dây HT-1:

 Tương tự ta có bảng sau:

Bảng 17: Vốn đầu tư đường dây phương án 1

Tính tổn thất điện năng

 Thời gian tổn thất công suất lớn nhất:

 Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn HT-1:

 Tổn thất điện năng trên đoạn HT-1:

     Đường dây Loại dây l km n voi dong/km vi dong

 Tương tự ta có bảng sau:

Bảng 18: Tổn thất điện năng trong phương án 1 Đường dây

 Chi phí tính toán trong 1 năm của phương án 1:

Tính vốn đầu tư

Bảng 19: Vốn đầu tư xây dựng phương án 2 Đường dây

Loại dây l km n voi dong/km vi dong

Tổn thất điện năng

Bảng 20: Tổn thất điện năng phương án 2 Đường dây

 Chi phí tính toán trong 1 năm của phương án 2:

Tương tự phương án 1 ta có bảng sau: Đường dây

Loại dây l km n voi đồng/km vi đồng

4.4.2 Tính tổn thất điện năng

Tương tự phương án 1 ta có bảng sau: Đường dây

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Từ các tính toán về chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế ta có bảng tổng hợp sau:

Bảng 23: Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật các phương án

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

 Kết luận: Chọn phương án 1 là phương án tối ưu

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

Số lượng máy biến áp

 Đối với phụ tải loại I dùng hai máy biến áp giống nhau làm việc song song Nhằm mục đích đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Đối với phụ tải loại III dùng một máy biến áp.

Công suất định mức máy biến áp

 Trạm có một máy biến áp: S dmB S pt max

 Trạm có n máy biến áp: dmB S pt max

 Kiểm tra lại: pt max

S dmB : Công suất định mức máy biến áp pt max

S : Công suất phụ tải cực đại k qt sc 1, 4 là hệ số quá tải sự cố( nhà sản xuất cho )

Áp dụng cho phương án tối ưu

Theo yêu cầu thiết kế lưới điện, hệ thống gồm 4 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III Để bảo đảm phân bổ công suất hợp lý và tăng độ tin cậy của mạng lưới, ta sử dụng 2 máy biến áp giống nhau làm việc song song cho mỗi phụ tải, nhằm đáp ứng nhu cầu của từng loại phụ tải và duy trì nguồn điện ổn định.

 Chọn máy biến áp có công suất S dm  25 MVA

Giả sử sự cố 1 máy biến áp trong trạm ta có :

 Kết luận: Trạm 1 sử dụng máy biến áp có S dm = 25 MVA Các thông số được cho trong bảng 24

Tương tự với các phụ tải còn lại ta có bảng sau:

Bảng 24: Thông số máy biến áp

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

Nguồn điện

 Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện sơ đồ sử dụng hệ thống gồm 2 thanh góp.

Trạm phụ tải

 Phụ tải loại III: sơ đồ đơn giản

 l >70 km: sử dụng sơ đồ cầu trong.( hình 1 )

 l Các trạm không chọn được đầu phân áp của máy biến áp thường.

Yêu cầu điều chỉnh Điều kiện

7.2.2.2 Các trạm sử dụng máy biến áp có điều chỉnh dưới tải

 Trạm 1 yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường

 Điện áp tính toán của đầu điều chỉnh của máy biến áp:

Khi phụ tải cực đại: max max max

 Chọn đầu phân áp n = -2 có Utc = 110,906 KV

Khi phụ tải cực tiểu: min min min

 Chọn đầu phân áp n = -2 có Utc = 110,906 KV

 Điện áp thực trên thanh cái hạ áp khi phụ tải cực đại: max max

 Điện áp thực trên thanh cái hạ áp khi phụ tải cực tiểu: min min

 Độ lệch điện áp khi phụ tải cực đại: max max

 Độ lệch điện áp khi phụ tải cực tiểu: min min

 Kết luận: Trạm 1 chọn đầu phân áp n= -2 và n = -2 ở chế độ cực đại và cực tiểu

 Tương tự đối với các trạm khác ta có

Bảng 36: Đầu phân áp các trạm sử dụng máy biến áp có điều chỉnh dưới tải:

 Trạm 1 chọn đầu phân áp của máy biến áp điều chỉnh khác thường để điều chỉnh điện áp

Các trạm còn lại vẫn chọn máy biến áp điều chỉnh dưới tải nhưng phải dùng các thiết bị khác để điều chỉnh điện áp

Bảng 37: Các đầu phân áp của các trạm

Máy biến áp điều chỉnh khác thường

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN 46 TÍNH VỐN ĐẦU TƯ

Tính vốn đầu tư xây dựng đường dây

 Theo mục 4.2 ta có : Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây là

Tính vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp

 Vốn đầu tư xây dựng tạm 1 :

Tương tự với các trạm khác ta có bảng sau :

Bảng 38 : Vốn đầu tư trạm biến áp

 Kết luận : Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện là :

TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

 : tổn thất trên đường dây

 : tổn thất trong trạm biến áp

TỔNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Tổng tổn thất điện năng: ΔA= 12449,691+2400,24= 14849.931 (MWh)

CHI PHÍ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN

CHI PHÍ TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN tc

GIÁ THÀNH TRUYỀN TẢI ĐIỆN max max

Phụ tải Đường dây ∆P d ,MW ∆P 0 ,

Kết quả tính các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế được tổng hợp trong bảng sau:

Bảng 39: Các chỉ tiêu kinh – kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế

Các chỉ tiêu Giá trị

Tổng công suất tác dụng khi phụ tải cực đại, MW 147

Tổng chiều dài đường dây, km 160.24

Tổng công suất dịnh mức các máy biến áp, MVA 140

Trong báo cáo này, tổng vốn đầu tư cho mạng điện đạt 284.516.872.000 đồng, tổng vốn đầu tư cho đường dây đạt 64.516.872.000 đồng, tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp đạt 220.000.000.000 đồng; tổng điện năng phụ tải tiêu thụ là 2,91 MWh.

Tổn thất điện áp khi bình thường, % 2.91

Tổn thất điện áp khi sự cố, % 5.82

Tổng tổn thất công suất tác dụng, MW 2.786

Tổng tổn thất điện năng, MWh 9660.52

Chi phí vận hành hằng năm, dong 24,595,524,811 Chi phí tính toán hằng năm, dong 60,160,133,811 Giá thành truyền tải điện năng, dong/MWh 31845.54536

Kết luận chung: Từ kết quả tính toán tổng hợp, ta đã xác định được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật chủ yếu của lưới điện cần thiết kế, bao gồm yêu cầu về trang thiết bị, xây dựng và vận hành, cùng với vốn đầu tư ban đầu để vận hành dự án Đây là bước chuẩn bị cuối cùng trước khi dự án được chấp thuận và đưa vào thực hiện.

1 Nguyễn Văn Đạm Mạng lưới điện Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà

2 Nguyễn Văn Đạm Thiết kế các mạng và hệ thống điện Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2008

3 Trần Bách Lưới điện và hệ thống điện Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2000

4 Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạch Hoạch Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2005

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,64 MB