Đố án môn học thiết kế lưới điện khu vực 2

Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điệnthành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉtiêu về kinh tế - kỹ thuật

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỐ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Sinh viên thực hiện: LÊ ĐỨC TIẾN

Mã sinh viên: 20810160471

Giảng viên hướng dẫn: TS Đặng Thu Huyền

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Lớp: D15H6

Khoá: 2020 - 2025

Hà Nội, tháng năm 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Họ và tên sinh viên: Lê Đức Tiến Mã sinh viên: 20810160471

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

Số liệu nguồn: Nguồn là thanh góp hệ thống 110 kV có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất là

0,85

Sơ đồ phân bố phụ tải:

Giảng viên hướng dẫn

TS Đặng Thu Huyền

10km

3 2

5

4 10km

YCĐC điện áp Theo quy định của thông tư 39/2015/TT-BCT

Tmax (h) 3000 3000 3000 3000 3000

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Lê Đức Tiến, cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiệndưới sự hướng dẫn của TS Đặng Thu Huyền Các số liệu và kết quả trong đồ án là trungthực và chưa được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án đềuđược trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố Nếu khôngđúng như đã nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Người cam đoan

LÊ ĐỨC TIẾN

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới TS Đặng Thu

Huyền, giảng viên khoa Kỹ Thuật Điện - trường đại học Điện Lực, người đã trực tiếp

hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Khoa Kỹ Thuật Điện, cùngcác giảng viên trường Đại học Điện Lực đã hướng dẫn em trong các khóa học trước vàhoàn thành đồ án này

Đồng thời em cũng không thể không nhắc đến công ơn tình cảm và những lờiđộng viên đầy ý nghĩa từ phía những người thân trong gia đình đã cho em một hậuphương vững chãi giúp em toàn tâm toàn ý hoàn thành việc học tập của mình

Cuối cùng em xin gửi tới toàn thể bạn bè những lời biết ơn chân thành về nhữngtình bạn tốt đẹp và những sự giúp đỡ hỗ trợ quý báu mà mọi người đã dành cho em trongsuốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đồ án này

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Sinh viên

LÊ ĐỨC TIẾN

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1 Phân tích nguồn

1.2 Phụ tải

1.3 Đề xuất phương án nối dây

1.3.1 Nhóm 1

1.3.2 Nhóm 2

1.3.3 Nhóm 3

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYÊN TẢI ĐIỆN VÀ TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DÂY

2.1 Chọn điện áp định mức

2.2 Chọn tiết diện và tổn thất điện áp

2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn

2.2.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

2.2.3 Áp dụng cho các nhóm phụ tải

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

3.1 Hàm chi phí

3.2 Áp dụng cho các nhóm phụ tải

3.3 Chọn phương án tối ưu

CHƯƠNG 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

4.1 Chọn máy biến áp giảm áp

4.2 Chọn sơ đồ nối điện chính

4.2.1 Chọn sơ đồ nối dây chi tiết cho các trạm hạ áp phụ tải

4.2.2 Chọn sơ đồ nối chính cho toàn hệ thống điện

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

5.1 Cân bằng công suất tác dụng

5.2 Cân bằng công suất phản kháng

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN

6.1 Tính toán chế độ xác lập

6.1.1 Chế độ cực đại

6.1.1.1 Đường dây HT-2

6.1.1.2 Các đường dây HT-1, HT-3, HT-4, HT-5

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

6.3 Chế độ sự cố

6.4 Tính điện áp các nút trong mạng điện

6.4.1 Chế độ phụ tải cực đại

6.4.2 Chế độ phụ tải cực tiểu và cực đại

6.5 Điều chỉnh điện áp

6.5.1 Yêu cầu chung

6.5.2 Tính toán chọn đầu phân áp cho từng trạm trong 3 chế độ làm việc

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN

7.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện

7.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện

7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện

7.4 Các loại chi phí và giá thành

7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm

7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm

7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MC Máy cắt điện

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Số liệu về phụ tải

Bảng 2.1: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2a

Bảng 2.2: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2a…

Bảng 2.3: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2a…

Bảng 2.4: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2b…

Bảng 2.5: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2b…

Bảng 2.6: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2b…

Bảng 2.7: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2c…

Bảng 2.8: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2c…

Bảng 2.9: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2c…

Bảng 2.10: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 3…

Bảng 2.11: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 3…

Bảng 2.12: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 3…

Bảng 2.13: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây Nhóm 1… …

Bảng 2.14: Thông số đường dây cho các đường dây Nhóm 1 …

Bảng 2.15: Tổn thất điện áp cho các đường dây Nhóm 1… …

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải

Hình 1.2: Sồ đố nối dây phương án 1…

Hình 1.3: Sồ đố nối dây phương án 2a, 2b, 2c…

Hình 1.4: Sồ đố nối dây phương án 3… …

Hình 2.1: Sơ đồ tính điểm phân bố công suất cho mạng kín HT-1-5…

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

có: 02 phụ tải số 3 và 4 là phụ tải loại III, 03 phụ tải số 1,2,5, là phụ tải loại II Thời gian

sử dụng phụ tải cực đại T = 3000 h Điêmax ˜n áp định mức của mạng điê ˜n thứ cấp là 22kV

Bảng 1.1: Số liệu về phụ tải

1.3 Đề xuất phương án nối dây

Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn vàliên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế Muốn đạt được yêu cầu này người ta phảitìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được cácchỉ tiêu kỹ thuật

3 2

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụngphương pháp nhiều phương án Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cungcấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánhkinh tế - kỹ thuật các phương án đó Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản Các sơ

đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêucầu kinh tế - kỹ thuật

Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là nhữngphương án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng caocủa điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế,trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời

dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụngđường dây hai mạch hay mạch vòng

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch

Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điệnthành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉtiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm Vì các nhómphân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của cácnhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện

Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :

Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu mà không bị thiếu

phương án nào

Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của các

phụ tải Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khókhăn

Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ nguồn nào, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó

để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các nhóm Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm.Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các nhóm nhỏ Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm hai nhóm Cụ thể là:

 Độ tin cậy cung cấp điện thấp

 Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém

* Mạng điện liên thông:

- Ưu điểm:

 Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây

 Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia

- Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao

Hình 1.1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải

Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án như sau:

HTĐ

60 km

31,623 km

Hình 1.2: Sồ đố nối dây phương án 1 1.3.2 Nhóm 2: gồm phụ tải 1 và 5

1

44,721 km92,195 km

44,721 km92,195 km50 km

Hình 1.4: Sồ đố nối dây phương án 3

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI ĐIỆN VÀ TÍNH

CHỌN TIẾT DIỆN DÂY2.1 Chọn điện áp định mức

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụtải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa cácphụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện

Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấpđiện Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suấttrên mỗi đường dây trong mạng điện

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt củamạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau Chọn điện áp cho mạng là một trongnhững vấn đề cơ bản của việc thiết kế Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêukinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi

về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn Ngược lại nếu điện áp thấp thì được lợi vềcách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn Tuỳ thuộc vào giá trịcông suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao chothích hợp nhất Trong khi tính toán thông thường, trước hết chọn điện áp định mức củacác đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn Các đoạn đường dây trong mạng kín,theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức

Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau: (2.1)

Trong đó:

▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;

▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;

▪ Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;

▪ n là số lộ đường dây (lộ đơn n = 1; lộ kép n = 2)

Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và từng phương án

= Pmax1 + j.Qmax1 = 32 + j15,502 (MVA)

= Pmax5 + j.Qmax5 = 46 + j22,284 (MVA)

Điện áp tính toán trên đoạn HT-1

Hình 2.1: Sơ đồ tính đixm phân bố công suất cho mạng kín HT-1-5

Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng HT-1-5-HT

Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng, mạch điện đồng nhất và tất cả cácđoạn đường dây đều có cùng một tiết diện Như vậy dòng công suất chạy trên đoạn HT-1bằng:

1 1-5HT-1

= 36,64 + j17,75 (MVA)

Dòng công suất chạy trên đoạn 1-5 bằng:

Công suất chạy trên đoạn HT-4 bằng:

Do đó, nút 1 là điểm phân công suất chung

Điện áp tính toán trên đoạn HT-1:

Điện áp tính toán trên đoạn HT-5:

Điện áp tính toán trên đoạn 2-4

Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 2c 110 là kV

2.1.3 Nhóm 3

= Pmax2 + j.Qmax2 = 21 + j10,173 (MVA)

Điện áp tính toán trên đoạn HT-2:

UHT-2 = 4,34 = 4,34 = 61,996 (kV)

Như vậy, ta chọn điện áp định mức cho phương án 3 là 110 kV

2.2 Chọn tiết diện và tổn thất điện áp

2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn

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

Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh

tế của dòng điện, nghĩa là:

F (3.2)Trong đó:

▪ Imax - dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;

▪ Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm Với dây AC và T = 3000 h trong2

max

khoảng [3000-5000] giờ thì J = 1,1 A/mm kt 2

Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theocông thức:

(3.3)Trong đó:

▪ n - số mạch của đường dây (đường dây một mạch n = 1; đường dây hai mạch n

= 2);

▪ Uđm - điện áp định mức của mạng điện, U =110 kV;đm

▪ 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 diệntiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ họccủa đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố

Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thépcần phải có tiết diện F ≥ 70 mm 2

Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cầnphải có các điều kiện:

trong đó:

▪ Icb - dòng điện chạy trên đường dây, ở chế độ làm việc bình thường: , ở chế độ

sự cố: ;

Icp - dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;

2.2.2 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện

Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện

và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện Khi thiết

kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ côngsuất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải Do đó không xét đến những vấn đề duy trì tần

số Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêuthụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp.

Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợpnếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện

áp không vượt quá 10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độsau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20%, nghĩa là:

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường được tính: (3.4)

Trong đó:

▪ Pi, Q – công suất phản kháng và công suất tác dụng trên đường dây thứ i;i

▪ Ri, X - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i.i

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trênđường dây bằng:

(3.5)

2.2.3 Áp dụng cho các Nhóm phụ tải

a) Nhóm 2:

Phương án 2a

 Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-1:

Dòng điện chạy trên đường dây HT-1 khi phụ tải cực đại bằng:

Tiết diện dây dẫn:

Chọn dây dẫn AC- 95 có I = 330 A.cp

Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây,trong các chế độ sau sự cố Sự cố trên đường dây HT-1 có thể xẩy ra đứt 1 đườngdây Khi đứt 1 đường dây thì dòng điện sự cố lớn nhất đi qua đường dây HT-1 là:

Như vậy : < k1.k I2 cp = 0,88.1.330 = 290,4 (A) ( đảm bảo điều kiện phát nóng)Với dây AC-95: r = 0,33 (Ω/km); x = 0,429 (Ω/km) ; b = 2,65.10^-6 (S/km)