Đồ án môn học lưới điện thiết kế lưới điện khu vực

Đồ án môn học Lưới Điện “ thiết kế lưới điện khu vực ” sẽ tính toán thiết kế mạng điện cho một khu vực gồm 1 nguồn và 5 phụ tải , đưa ra các phương án thiết kế thực thi nhất đảm bảo cung

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT

ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN XUÂN DUY

Mã sinh viên : 1681110007

Giảng viên hướng dẫn : TS TRẦN THANH SƠN

Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Trang 2

Đại học Điện Lực Đồ án môn học : Lưới Điện

LỜI CAM ĐOAN

Tôi , Nguyễn Xuân Duy , cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Trần Thanh Sơn Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và chứ được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ rang tên tác giả , tên công trình , thời gian và nơi công bố Nếu không đúng như trên đxa nêu , tối sẽ chịu hoàn toàn trác nhiệm về đồ án của mình

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019

Người cam đoan

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Lưới điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn điện tớicác thiết bị tiêu dùng Thiết kế và xây dựng lưới điện là công việc hết sức quan trọng củangành điện , có ảnh hưởng lớn tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện

Giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuật , xây dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống điện

Đồ án môn học Lưới Điện “ thiết kế lưới điện khu vực ” sẽ tính toán thiết kế mạng điện cho một khu vực gồm 1 nguồn và 5 phụ tải , đưa ra các phương án thiết kế thực thi nhất đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải với chi phí nhỏ nhất khi thực hiện các hạn chế kỹ thuật về độ tin cậy cung cáp điện và chất lượng điện năng

Nội dung đồ án gồm các chương sau:

Chương 1 : Phân tích và đề xuất phương án cho lưới điện thiết kế

Chương 2 : Tính toán kỹ thuật

Chương 3 : Tính toán kinh tế

Chương 4 : Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện

Chương 5 : Tính toán chế độ xác lập lưới điện và điều chỉnh điện áp

Chương 6 : Tính chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót , em rất mong được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy , cô giáo để em cóthể tự hoàn thiện kiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn , đặc biệt là TS Trần Thanh Sơn

đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này

Sinh viên thực hiện:

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội , ngày … tháng … năm 2019

Giảng viên hướng dẫn

Trang 5

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Hà Nội , ngày… tháng … năm 2019

Giảng viên hướng dẫn

Trang 7

MỤC LỤC

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang 10

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHO LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ

Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải điện là bước đầu quan trọng trong thiết

kế mạng điện, đây là bước quyết ñịnh thành công hay thất bại của công việc Từ đó đưa rađược những phương án nối dây hợp lý, đáp ứng được nhu cầu của phụ tải Trước khi thiết

kế phải nắm được các đặc điểm của nguồn trong phạm vi thiết kế như: số nguồn điện, đặcđiểm của nguồn phát … Và của tải như: số phụ tải, công suất yêu cầu, sơ đồ bố trí, mức

độ đảm bảo cung cấp điện …

1.1 Nguồn điện

Nguồn điện cung cấp cho mạng khu vực là một nguồn cố công suất vô cùng lớn Mọi

sự thay đổi và biến động của phụ tải không làm thay đổi điện áp trên thanh góp của nguồn Vì vậy ta không phải cân bằng công suất

Hệ số công suất cosΦ=0,85

1.2 Phụ tải điện

1.2.1 Sơ đồ mặt bằng nguồn điện và phụ tải

Nguồn điện và phụ tải được bố trí như hình sau:

Trang 11

1.2.2 Phụ tải

Số liệu phụ tải được cho như bảng sau:

Bảng 1.1: Số liệu phụ tải của mạng lưới điện khu vực

 Phụ tải được phân làm 3 loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện :

Hộ loại 1 : Bao gồm các phụ tải quan trọng nhất khi có sự cố ngừng cung cấp điện

sẽ làm hỏng các thiết bị , phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất gây thiệt hại lớn về kinh tế , gây ảnh hưởng xấu về mặt chính trị và ngoại giao Trong hộ loại một cũngcần phân biệt và tách ra nhóm hộ tiêu thụ đặc biệt mà việc ngừng cung cấp điện đột ngột có thê đe dọa đến tính mạng con người, gây nổ và phá hoại các thiết bị sản xuất chính, tức là các thiết bị có yêu cầu thật đặc biệt phải nâng cao tính liên tục cung cấp điện đến tối đa.Theo yêu cầu và độ tin cậy hộ loại 1 được cung cấp điện từ 2 nguồn độc lập, thời gian ngừng cấp điện cho phép trong thời gian đóng tựđộng nguồn dự trữ.Đường dây cung cấp điện cho hộ loại 1 là đường dây kép hoặc mạch vòng

Hộ loại 2 là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cung cấp điện chỉ liên quan đến hangloạt sản phẩm không sản xuất được, tức là dẫn đến thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm và lãng phí sức lao động, tạo nên thời gian chết cua nhân viên v.v… Các phân xưởng cơ khí, xí nghiệp công nghiệp nhẹ thương là

hộ loại 2 Để cung cấp cho hộ loại 2, ta có thể dùng phương án có hoặc không có nguồn dự phòng đường dây một lộ hay đường dây kép Việc chọn phương án cần dựa vào kết quả so sánh giữa vốn đầu tư phải tăng thêm và giá trị thiệt hại kinh tế

do ngừng cung cấp điện Ở hộ loại 2, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay

Hộ loại 3: là tất cả những hộ tiêu thụ còn lại ngoài hộ loại 1 và loại 2, tức là những hộcho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không cho phép quá một ngày đêm (24 giờ) Những hộ này thường là các khu nhà ở, các nhà kho, các trường học,

Trang 12

hoặc mạng lưới cung cấp điện cho nông nghiệp Để cung cấp điện cho hộ loại

ba, ta có thể dùng một nguồn diện, hoặc đường dày một lộ

 Trong lưới điện cho khu vực mà ta đang thiết kế có 5 phụ tải với tổng công suất lớn nhất là Pmax= 165 MW.Tổng công suất nhỏ nhất là Pmin= 115,5 MW

 Các phụ tải 2,3,4,5 có mức đảm bảo cung cấp điện cao nhất( loại I) nên sẽ được cung cấp điện bởi đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục.Phụ tải 1

có mức độ cung cấp điện (loại III) nên sẽ được cung cấp bằng đường dây đơn

 Có 5 phụ tải 1,2,3,4,5 trong đó có phụ tải 1 yêu cầu điều chỉnh điện áp thường còn2,3,4,5 yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Có độ lệch điện áp trên thanh góp

hạ áp và có giới hạn như sau:

- Trong chế độ phụ tải lớn nhất dU% = 5%

- Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất dU% = 0%

- Trong chế độ sau sự cố dU% = 0,5%

- Công thức tính toán bảng số liệu phụ tải:

- Q max =P max ∗tagΦΦ

- Q min =P min ∗tagΦΦ

- Hệ số công suất CosΦ=0,89

Dựa vào bảng số liệu phụ tải sau khi tính toán ta được bảng số liệu sau:

Bảng 1.2:Tính toán số liệu phụ tải.

Trang 13

Trang 14

1.3 Đề xuất phương án

Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó Vìvậy các sơ đồ mạng điện cần được chọn sao cho có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuậntiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận phụ tải mới Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng ñiện người ta sử dụng phương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của phụ tải cần tiến hành dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án

1.3.1 Ưu nhược điểm của các phương án nối dây

a) Phương án hình tia

Sơ đồ hình tia có ưu điểm là : Đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơngiản; các phụ tải không liên quan đến nhau , khi sự cố trên 1một đường dâykhông ảnh hưởng đến đường dây khác, tổn thất nhỏ hơn sơ đồ liên thông

Tuy vậy sơ đồ hình tia có nhược điểm là : khảo sát thiết kế thi công mất nhiều thời gian và tốn nhiều chi phí

b) Phương án liên thông

Sơ đồ liên thông có ưu điểm là khảo sát thiết kếgiảm nhiều so với sơ đồhình tia, thiết bị dây dẫn có chi phí giảm Tuy vậy nó có nhược điểm là cần

có thêm trạm trung gian , thiết bị bố trí đòi hỏi bảo vệ rơle , thiết bị tự độnghoá phức tạp hơn, độ tin cậy cung cấp diện thấp hơn so với sơ đồ hình tia

c) Phương án mạch vòng

Mạng kín có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp Tuy nhiên nhược điểm của mạng kín là bố trí bảo vệ rơle và tự động hoá phức tạp, khi xảy ra sự cố tổnthất lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn

Trang 15

1.3.2 Đề xuất phương án

1.3.2.1 Phương án 1

Trang 16

CHƯƠNG 2 Tính toán kỹ thuật

Để so sánh các phương án về mặt kĩ thuật, ta phải xét tới các nội dung sau:

+ Chọn lựa cấp điện áp định mức của hệ thống,

Trang 17

+Chọn lựa tiết diện dây dẫn,

+ Tính toán tổn thất điện áp,

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố

2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Lựa chọn điện áp truyền tải

Điên ap đinh mưc cua mang điên anh hương chu yêu đên cac chi tiêu kinh tê kythuât, cung như cac đăc trưng cua mang điên

Điên ap đinh mưc cua mang điên phu thuôc vao nhiêu yêu tô: công suât cua phutai, khoang cach giưa cac phu tai va cac nguôn cung câp điên, vi tri tương đôi giưa cacphu tai vơi nhau, sơ đô mang điên

Điên ap đinh mưc cua mang điên thiêt kê đươc chon đông thơi vơi sơ đô cung câpđiên Điên ap đinh mưc sơ bô cua mang điên co thê xac đinh theo gia tri cua công suâttrên mỗi đương dây trong mang điên

Cac phương an cua mang điên thiêt kê hay la cac đoan đương dây riêng biêt cuamang điên co thê co điên ap đinh mưc khac nhau Trong khi tinh toan, thông thương,trươc hêt, chon điên ap đinh mưc cua cac đương dây co công suât truyên tai lơn Cac đoanđương dây trong mang kin, theo thương lê, cân đươc thưc hiên vơi môt câp điên ap đinhmưc

Co thê tinh điên ap đinh mưc cua đương dây theo công thưc kinh nghiêm sau:

n P i

- Ui: điện áp trên đường dây thứ i (KV)

- Li: chiều dài trên đường dây thứ i (km)

- Pi: công suất chạy trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại

- n: số lộ đường dây làm việc song song Đường dây đơn n=1, đường dây kép n=2

2.1.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Do mạng điện thiết kế có Uđm=110kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không Các dây dẫn sử dụng dây nhôm lõi thép (AC) đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua.Đối với các đường dây 110kV , khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb=5m)

Đối với các lưới điện khu vực , các tiết diện dây dẫn thường được chọn

theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt :

Trang 18

Fkt = \f(I,J (mm2) (*)

- Với I max là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình

thường, được xác định theo công thức:

Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm2)

Uđm - điện áp định mức của dòng điện (kV)

Smaxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA)

n - số lộ đường dây

Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải Dây AC có Tmax=3000h thì J kt =1.3A/

mm2 Dây AC có Tmax=4000h thì J kt =1,1A/mm2

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện

tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang Độ bền

cơ về đường dây và điều kiện pháp nóng của dây dẫn

 Kiểm tra điều kiện vầng quang

Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗ̃i

cấp điện áp

Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu

được phép là 70mm2

Kiểm tra phát nóng dây dẫn

Theo điều kiện:

Isc max < k*Icp.

Trong đó :

- Isc – dong điên chay trên đương dây trong chê đô sư cô

- Icp – dong điên lam viêc lâu dai cho phep cua dây dân

- k – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung

quanh lúc chế tạo là 25 C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế dây dẫn làm

việc là 40 C, vì vậy cần phải hiệu chỉnh dòng điện cho phép của dây dẫn theo nhiệt

độ xung quanh thực tế Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ k = 0,81

- Đối với đường dây kép : Isc max = 2*Ibt max

- Đối với đường dây đơn : Isc max = Ibt max

Sư cô co thê xay ra la:

+ Ngưng môt mach trên đương dây vơi cac sơ đô dung đương dây kep;

Trang 19

Trang 20

+ Ngưng môt mach trên đương dây đơn trong sơ đô mach vong;

Trong qua trinh xet sư cô xay ra, ta chi xet sư cô năng nê nhât co thê xay ra, đôngthơi, ko xet kha năng cac sư cô xêp chông

Khi tinh tiêt diên cac dây dân cân sư dung cac dong công suât chay trên đươngdây

2.1.3 Tính tổn thất điện áp

Điên năng cung câp cho cac phụ tải đươc đăc trưng băng tân sô cua dong điên va đôlêch điên ap so vơi điên ap đinh mưc trên cac cưc cua cac thiêt bi điên Khi thiêt kê mangđiên thương gia thiêt răng hê thông hoăc cac nguôn cung câp co đu công suât tac dungcung câp cho cac phu tai Do đo, không xet đên vân đê duy tri tân sô Vi vây, chi tiêu châtlương cua điên năng la la gia tri cua đô lêch điên ap ơ cac phụ tải so vơi điên ap đinh mưc

ơ mag điên thư câp

Khi chon sơ bô cac phương an cung câp điên co thê đanh gia chât lương điên năngtheo cac gi tri cua tổn thât điên ap

Khi tinh sơ bô cac phương an cung câp điên co thê đanh gia chât lương điên năngtheo cac gia tri tôn thât điên ap

Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại

các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằm

trong khoảng sau đây:

Trang 21

Ta tính tổn thất theo công thức:

Ui % = ∑ P i ∗R i +∑ Q i ∗X i

∗100 %2

U đm

Trong đó n: số mạch đường dây

R0, X0 : điện trở, điện kháng của đường dây i

li: độ dài đường dây thứ i

Đôi vơi đương dây co hai mach, nêu ngưng môt mach thi tôn thât điên ap trên trên đương dây băng:

2.2 Phương án 1

Trang 22

Trang 23

Sơ đồ đơn giản:

2.2.1 Tính phân bố công suất

Bỏ qua tổn thất công suất:

Trang 25

Nhận xét: Từ bảng kết quả trên ta thấy hầu hết các giá trị điện áp cho từng nhánh

đều nằm trong khoảng (60-110kV).Để đảm bảo cho toàn lưới ta chọn điện áp chung cho

2+12,8 2*103 =147,4 (A)

n∗√3∗Uđm

√

3∗110

1∗

- Dây nhôm lõi thép, Tmax=3000h, Jkt=1,3 A/mm2

- Tiết diện kinh tế của dây dẫn : F kt = I max1 = 147,4 =113,38 mm 2

J kt1,3

Chọn dây AC-120

Tương tự các nhánh khác, ta có bảng :

Bảng 2.3:Tính tiết diện dây dẫn cho từng nhánh trong lưới.

(MVA) (kV) (A) (h) (A/mm2) (mm2) (mm2) (A) dây

- Theo điều kiện: I sc max < 0,81.I cp.

- Đối với đường dây kép : I sc max = 2.I bt max

Trang 26

SVTH:Nguyễn Xuân Duy GVHD: TS Trần Thanh Sơn

Trang 27

- Đối với đường dây đơn : I sc max = I bt max

Ta lập được bảng kiểm tra của phương án 1 như sau:

Từ bảng trên, ta thấy điều kiện phát nóng thỏa mãn

Bảng 2.5:Tổng kết thông số tiết diện đường dây của phương án 1

∆ U N sc−1=n∗∆ U N bt−1=1∗7,355 = 7,355 (kV) ( n – số lộ đường dây)

U đm

Trang 28

Trang 29

Từ bảng ta thấy ∆ U %btmax=6,686 %<∆U %btcp và

∆ U %scmax=8,669 % <∆U %sccp (theo mục 2.1.3) Các đường dây khác được chọn cũng thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

cho phép

Sơ đồ đơn giản

Trang 30

Trang 31

Bỏ qua tổn thất công suất

Trang 32

Tương tự như phương án 1 và sử dụng công thức :U i=4,34∗√L i+ 16 ¿ P i n

Nhận xét: Từ bảng kết quả trên ta thấy hầu hết các giá trị điện áp cho từng nhánh đều

nằm trong khoảng (60-110kV).Để đảm bảo cho toàn lưới ta chọn điện áp chung cho

các nhánh là 110kV

Tương tự phương án 1 , sử dụng công thức phần 2.1.2 ta có bảng sau:

Kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép :

- Iscmax< k Icp = 0,81 Icp

- Đối với đường dây kép : Isc max = 2.Ibt max

- Đối với đường dây đơn : Isc max = Ibt max

Trang 33

Trang 34

Ta có bảng kiểm tra như sau:

Bảng 2.11: tổng kết thông số tiết diện của phương án 2

Trang 35

Trang 36

Tương tự các nhánh N-1, N-3,N-5 tương tự phương pháp 1

Bảng 2.12 : Tổng kết tổn thất điện năng phương án 2

∆ U %btmax =ΔUU bt N−1 =6,686 %< ∆U %btcp

Từ bảng => {∆ U %scmax=ΔUU sc N− 2 %+ ΔUU sc2− 4

=10,291% <∆U %sccp

Trang 37

Trang 38

- Do phân bố sơ bộ, đã tính bù sơ bộ nên phân bố công suất theo chiều dài để tính

phân bố dòng cho từng đoạn đường dây

- Phân bố công suất trong các nhánh bỏ qua tổn thất công suất và thành phần dung

 Các nhánh còn lại giống các phương án trước

Trang 39

Trang 40

Bảng 2.13 :Bảng tính giá trị phân bố công suất phương án 3

Tương tự phương án 1, 2 và sử dụng công thức phần 2.1.1 ta có bảng sau:

Bảng 2.14:Tính toán điện áp truyền tải

Nhận xét: Từ bảng kết quả trên ta thấy hầu hết các giá trị điện áp cho từng

nhánh đều nằm trong khoảng (35-110kV).Để đảm bảo cho toàn lưới ta

chọn điện áp chung cho các nhánh là 110kV

Tương tự phương án 1, 2 và sử dụng công thức phần 2.1.2 ta có bảng sau

Bảng 2.14 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

Tiêu đề	Thiết kế lưới điện khu vực
Tác giả	Nguyễn Xuân Duy
Người hướng dẫn	TS. Trần Thanh Sơn
Trường học	Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	711,94 KB