Đề tài đồ án thiết kế lưới điện khu vực đồ ánthiết kế lưới điện khu vực

TRẦN ANH TÙNGNgành:CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬChuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG ĐIỆNLớp: D16TDHHTD3 Trang 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMKHOA KỸ THUẬT

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn:TS TRẦN ANH TÙNG

Ngành:CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp: D16TDHHTD3

Hà Nội, 20 tháng 9 năm 2023

Trang 2

Mục Lục

Trang 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Tri Linh Mã sinh viên :21810170466

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

1/Tên đồ án:Thiết kế lưới điện khu vực

2/Các số liệu:

a,Sơ đồ địa lý : tỉ lệ 1 ô = 10km

(mỗi ô vuông 10 x 10 km)

b,Số liệu nguồn điện

Nhà máy nhiệt điện NĐ

- Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 3x70 MW

Trang 5

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI1.1.Phân tích nguồn

Nguồn cung cấp : Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất định mức của mỗi tổ máy là 70MW

Hệ số công suất : cosφ = 0,85 và điện áp định mức : Uđm = 11kV

Như vậy công suất định mức của nhà máy nhiệt điện là 210 MW

1.2.Phân tích phụ tải

Bảng 1.1 Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải

Ta có : Qmax = Pmax*tgφ,Qmin = Pmin*tgφ

Smax = Pmax/cosφ,Smin = Pmin/cosφ

Cosφ = 0,9 => tgφ = 0,484

Bảng 1.2 Bảng số liệu của các phụ tải

Hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải.Trong đó có 5 hộ phụ tải yêu cầu có

mức đảm bảo cung cấp điện ở mức cao nhất (2,3,4,5,6) nghĩa là không đượcphép mất điện trong bất cứ trường hợp nào,vì nếu mất điện thì sẽ gây ra hậuquả nghiêm trọng ảnh hưởng đến an ninh quốc gia , các cơ quan trọng yếu củanhà nước , gây nguy hiểm chết người và tổn thất nghiêm trọng về kinh tế.Vìvậy phải dự phòng chắc chắn,mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộđường kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tụccũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành Còn hộ phụ tải

Smin (MVA)

Pmax (MW)

Pmin (MW)

Qmax (MVAr)

Qmin (MVAr)

Cos φ

Điện áp thứ cấp (kV)

Trang 6

còn lại thuộc loại III là hộ phụ tải mà việc mất điện không gây hậu quả nghiêmtrọng nên ta có thể cấp điện cho phụ tải bằng một lộ đường dây.

CHƯƠNG 2 :PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP

TRUYỀN TẢI ĐIỆN 2.1.Đề xuất phương án nối dây

2.1.1.Ưu nhược điểm của các phương án nối dây

Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an

toàn và liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế.Muốn đạt được yêu cầunày người ta phải tìm ra phương án hợp lí nhất trong các phương án vạch rađồng thời đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chấtlượng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ.Khi dự kiến sơ đồ củamạng thiết kế,trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên Để thực hiện yêu cầu về

độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I,cần đảm bảo dự phòng là100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự động Vì vậy để cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể dùng đường dây hai mạch hay mạch vòng.Các hộ tiêu thụ loại III cung cấp bằng đường dây một mạch

Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta đề ra phương án nối dây,dựatrên các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật ta chọn được phương án nối dây tối ưunhất

Một phương án nối dây hợp lý phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Thứ nhất, đảm bảo cung cấp điện liên tục

Thứ hai, đảm bảo chất lượng điện

Thứ ba, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Thứ tư, đảm bảo thuận lợi cho thi công, vận hành và phải có tính linhhoạt cao

Thứ năm, đảm bảo tính kinh tế

Thứ sáu, đảm bảo tính phát triển của mạng điện trong tương lai

Khi dự kiến các phương án nối dây phải dựa trên các ưu khuyết điểm củamột sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng

Mạng hình tia:

Ưu điểm: Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo

vệ rơle đơn giản, thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo mạng điện hiện có,khi xảy ra sự cố không gây ảnh hưởng đến các đường dây khác Tổn thất nhỏhơn lưới liên thông

Nhược điểm: Chi phí đầu tư dây cao, khảo sát thiết kế thi công mất nhiều thờigian, lãng phí khả năng tải

Mạch điện vòng:

Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt

Trang 7

Nhược điểm: Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn, tổnthất điện áp lúc sự cố lớn

Theo bản thiết kế có 6 phụ tải, vì thiết kế mạng điện cho hộ tiêu thụ loại I

và loại III, nên đối với hộ tiêu thụ loại I bắt buộc phải cung cấp điện bằngđường dây 2 mạch hoặc mạng kín còn hộ tiêu thụ loại III chỉ cần cung cấp bằngđường dây mạch đơn Như vậy có thể đưa ra 4 phương án để lựa chọn

Hình 2.1 Sơ đồ nối dây phương án 1

Trang 8

2.2.1.Lựa chọn cấp điện áp truyền tải

Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật, 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 phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nhau và khoảng cách từ phụ tải đến nguồn

Điện áp định mức của mạng sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện và theo chiều dài của nguồn điện đến phụ tải

Trang 9

Có thể tính điện áp định mức của đường dây bằng công thức kinh nghiệm của Still sau đây:

(2.1)

Trong đó : Li: Khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i(Km)

Pi: Công suất truyền tải của đoạn đường dây thứ i(MW)

Ui: Điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i(kV)

Tùy thuộc vào điện áp tính được thì ta chọn điện áp định mức phù hợp

2.3.1.Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Để chọn tiết diện dây dẫn có các phương án sau:

Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế(lưới cao áp).Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng(lưới hạ áp)

Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất cho phép của điện áp(lưới trung áp

và hạ áp)

Việc sử dụng phương pháp nào còn phụ thuộc vào trị số điện áp định mức của mạng điện vì vậy trong quá trình tính toán cho các phương án khi tìm được trị số điện áp định mức của mạng điện ta sẽ chọn phương pháp để tìm tiết diện dây dẫn

Sau khi chọn dây dẫn , ta kiểm tra lại bằng các điều kiện kỹ thuật:

Điều kiện phát nóng lâu dài(Isc Icp)

Điều kiện vầng quang điện(Điện áp 110kV : Fmin = 70mm2.)

Điều kiện độ bền cơ

Tiết diện dây thỏa mãn điều kiện vầng quang điện thì sẽ thỏa mãn điều kiện độ bền cơ

2.4.1.Xác định tổn thất công suất cực đại

Tính tổn thất điện áp max của mạng điện là tổn thất điện áp tính từ nguồn điện đến điểm có điện áp thất nhất trong mạch

Chế độ làm việc bình thường:

(2.2) Trong đó:

Pi,Qi: Công suất tác dụng và phản kháng cực đại trên nhánh thứ i

Ri,Xi: Giá trị điện trở điện kháng nhánh thứ i

Udm: Điện áp định mức mạng điện

Trang 10

Các phương án phải thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện 1 cấp điện áp khôngvượt quá

Bảng 3.1.1 Tính toán điện áp định mức phương án 1

(Pmax,MW) Chiều dài đườngdây(L,Km) công thức (2,1),kVĐiện áp tính theo

Trang 11

Ta thấy điện áp U nằm trong khoảng (88,31 - 98,1 kV) nên ta chọn điện

áp định mức là Udm = 110kV

3.1.2.Lựa chọn tiêt diện dây dẫn

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép (AC) là loại dây dẫn có độ dẫnđiện tốt, đảm bảo độ bền cơ học cao, sử dụng ở mọi cấp điện áp và được sửdụng rộng rãi trong thực tế

Do mạng điện thiết kế có Udm = 110kV nên tiết diện dây dẫn thườngđược chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt

(3.1)

(3.2) Với: Fi: Tiết diện dây dẫn (mm2)

Ilv max i: Dòng điện cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện (A)

n: Số mạch đường dây (kV)

Slv max i: Công suất truyền tải cực đại trên lộ đường dây đang

xét(MVA)

Jkt: Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Lựa chọn dây nhôm lõi thép với Tmax = 4200h ta tra theo bảng 4.1 mật

độ kinh tế dòng điện trang 143 sách Mạng Lưới Điện - Nguyễn Văn Đạm ta

được Jkt = 1,1 A/mm2

Ta tính dòng điện cực đại trên đường dây và tiết diện dây dẫn dựa theo công thức 3.1 và 3.2 ta có bảng sau :

Bảng 3.1.2.Tính toán tiết diện đường dây

Từ tiết diện đường dây đã tính được ta tra bảng phụ lục 2,3,4 Trang 258-261

sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện ta có thông số các dây dẫn đó

Trang 12

Bảng 3.1.3.Thông số đường dây

Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật

Tiết diện dây thỏa mãn điều kiện vầng quang điện thì sẽ thỏa mãn điềukiện đồ bền cơ.Tiết diện dây tối thiểu để thỏa mãn điều kiện vầng quang điện

Điện áp 110kV : Fmin = 70mm2 =>Các đường dây đã chọn đều thỏamãn điều kiện vầng quang điện và sẽ thỏa mãn điều kiện đồ bền cơ

Điều kiện phát nóng khi sự cố Khi đó :Dòng điện sự cố Isc = 2Imax

Xác định tổn thất điện áp lớn nhất theo công thức (2.2) và (2.5)

Bảng3.1.4.Tổn thất điện áp

Ta thấy Ubtmax% = 4,33% < 15% (thỏa mãn)

Trang 13

3.2.1.Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng

Ta thấy điện áp U nằm trong khoảng (87,95 - 123,7 kV) nên ta chọn điện

Trang 14

Ta tính dòng điện cực đại trên đường dây và tiết diện dây dẫn dựa theo công

thức 3.1 và 3.2 ta có bảng sau :

Loại dây Icp(A) ( Ro ) ( Xo ) (R) (X)2-1 1 28,28 126,7 139,35 AC-

120

380 0,27 0,423 7,64 11,96 NM-2 2 31,62 129,32 142,26 AC-

120 380 0,27 0,423 4,27 6,69NM-3 2 36,05 68,66 75,53 AC-70 265 0,46 0,44 8,29 7,931 NM-4 2 30 71,27 78,44 AC-70 265 0,46 0,44 6,9 6,6 NM-5 2 50 73,95 81,35 AC-70 265 0,46 0,44 11,5 11 NM-6 2 53,85 76,64 84,3 AC-70 265 0,46 0,44 12,4 11,85

Trang 15

Ta thấy Ubtmax% = 3,26% +3,08% = 6,34% < 15% (thỏa mãn)

Trang 16

Tính điện áp trên các đoạn đường dây theo công thức (2.1) ta có bảng

sau:

Ta thấy điện áp U nằm trong khoảng (87,95 - 128,36kV) nên ta chọn điện

(Pmax,MW)

Chiều dài đườngdây(L,Km)

Điện áp tính theocông thức (2,1),kV

R ( )

X ( ) 2-1 1 28,28 126,7 139,35 AC-120 380 0,27 0,423 7,64 11,96 NM-2 2 31,62 129,32 142,26 AC-120 380 0,27 0,423 4,27 6,69 4-3 2 31,62 68,66 75,53 AC-70 265 0,46 0,44 7,27 6,96 NM-4 2 30 139,95 153,94 AC-150 440 0,21 0,423 3,15 6,345 NM-5 2 50 73,95 81,35 AC-70 265 0,46 0,44 11,5 11 NM-6 2 53,85 76,64 84,3 AC-70 265 0,46 0,44 12,4 11,85

Trang 17

Ta thấy Ubtmax% = 3,26% +3,08% = 6,34% < 15% (thỏa mãn)

Qmax(MVAr)

R( )

X( )

Trang 18

3.4.1.Phân bố công suất, chọn điện áp định mức của mạng

Ta thấy điện áp U nằm trong khoảng (31,42 - 123,7kV) nên ta chọn điện

Trang 19

Dòng điện sự cố xét trên mạch vòng :

R ( )

X ( ) 2-1 1 28,28 126,7 139,35 AC-120 380 0,27 0,423 7,64 11,96 NM-2 2 31,62 129,32 142,26 AC-120 380 0,27 0,423 4,27 6,69 NM-3 1 36,05 130,4 143,44 AC-120 380 0,27 0,423 9,73 15,25 NM-4 1 30 149,5 164,44 AC-150 445 0,21 0,423 6,3 12,69 NM-5 2 50 73,95 81,35 AC-70 265 0,46 0,44 11,5 11 NM-6 2 53,85 76,64 84,3 AC-70 265 0,46 0,44 12,4 11,85 4-3 1 31,62 6,87 7,56 AC-70 265 0,46 0,44 14,55 13,91

Trang 21

Vậy tổng tỷ lệ điện áp sự cố khi đứt đoạn NM-4 là :

CHƯƠNG 4:TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI

ƯU 4.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế

Trên có sở kết quả tính toán chỉ tiêu kĩ thuật cho các phướng án đi dâytrong từng nhóm phụ tải, ta thấy tất cả các phương án trong từng nhóm đềuđảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật Vì vậy để chọn được phương án tối ưu trongcác nhóm ta dựa vào hàm chi phí tính toán hàng năm

Vì các phương án so sánh của mạng điện đều có cùng điện áp định mức,

do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là chi phí tính toánhàng năm phải nhỏ nhất Hàm chi phí tính toán hàng năm của mỗi phương ánđược xác định theo hàm chi phí tính toán:

Z = (avh + atc).K + ΔA.c (đồng/năm) (4.1)Trong đó

avh: hệ số vận hành bao gồm khấu hao, tu sửa thường kỳ và phục vụ cácđường dây của mạng điện, khi tính toán với đường dây bê tông thép ta lấy avh =0,04

atc: hệ số định mức hiệu quả hay hệ số hiệu quả vốn đầu tư, lấy atc =0,125

Tiêu đề	Đề Tài Đồ Án Thiết Kế Lưới Điện Khu Vực
Tác giả	Nguyễn Tri Linh
Người hướng dẫn	TS. Trần Anh Tùng
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điện, Điện Tử
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	442,6 KB