đồ án môn học lưới điện

Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng.Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triể

Lời nói đầu

*******

Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng.Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông nghiệp cũng như các ngành sản xuất khác.Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế.

Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện.

Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế,

em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này.

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Sinh viên Kim Thị Hương

ĐỀ TÀI LẬP PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC HỘ TIÊU

THỤ ĐIỆN

**********

Chương I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1.2. Nguồn công suất vô cùng lớn (VCL)

- Nguồn có công suất VCL có khả năng đáp ứng được mọi yêu cầu về công suất củaphụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp:

- Nguồn có công suất VCL đảm bảo điện áp trên thanh góp cao áp không đổi khixảy ra mọi biến động về công suất phụ tải dù xảy ra ngắn mạch

- Nguồn có công suất (≥5÷7)lần công suất phụ tải

1.2.Phân tích phụ tải

1.2.1. Số liệu về các phụ tải trong bảng sau:

Trong đó: Smin=60%Smax

Pmax=Smax.cos Pmin=Smin.cos

Qmax=Smax.sin Qmin=Smin.sin

1.2.2. Có 6 hộ phụ tải (từ phụ tải 1 tới phụ tải 6) chia thành 2 loại:

- Hộ phụ tải loại I (gồm 5 phụ tải:1,2,4,5,6 chiếm 83,3% ) :là loại phụ tải rất quan

trọng phải cung cấp điện liên tục.Nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm

trọng ảnh hưởng đến an ninh, quốc phòng,an ninh,chính trị,tính mạng con người,và thiệt

hại nhiều về kinh tế.Vì thế mỗi phụ tải loại I phải được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép

và TBA có 2 máy biến áp làm việc song song để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện

năng

- Hộ phụ tải loại III ( gồm phụ tải 3 chiếm 16,7% ): là loại phụ tải có mức quan

trọng thấp hơn,để giảm chi phí đầu tư thì mỗi phụ tải chỉ cần cấp điện bằng 1đường dây

đơn và 1 máy biến áp

Công suất Smax=60%Smin

- Các phụ tải đều có điện áp phía hạ UH=22kV và hệ số công suất cosφ=0.8

Và có Tmax=5000h

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp:

+ Trong mạng thiết kế mạng điện cho hộ phụ tải (2, 4, 5, 6) yêu cầu điều chỉnh

điện áp khác thường (KT) nên độ lệch điện áp thỏa mãn:

Chế độ phụ tải cực đại: du%=+5%Udm

Chế độ phụ tải cực tiểu: du%=0%U

Chế độ sự cố : du%= 0 5%Udm

+ Các phụ tải (1 và 3) yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) nên phạm vi điềuchỉnh điện áp thỏa mãn:

Chế độ phụ tải cực đại: du%+2, 5%

Chế độ phụ tải cực tiểu: du%+7, 5%

Chế độ sau sự cố : du% -2, 5%

1.3. Cân bằng công suất nguồn và phụ tải

Để đảm bảo sự ổn định chế độ vận hành trong hệ thống điện thì điện năng do các nhàmáy điện trong hệ thống sản xuất phải cân bằng với điện năng tiêu thụ.Do đó chúng taphải cân bằng công suất

Vì nguồn ta sử dụng là nguồn công suất VCL nên có thể đáp ứng mọi yêu cầu vềcông suất và chất lượng điện áp cho tất cả các phụ tải khi xảy ra mọi biến động về côngsuất phụ tải.Vì thế, ta không cần cân bằng công suất

CHƯƠNG II

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY, PHÂN TÍCH,

TÍNH TOÁN, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

***************

2.1 Chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện

Vì điện áp định mức ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu về kinh tế cũng nhưcác đặc trưng kỹ thuật của mạng điện, và phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên việc lựa chọnđiện áp định mức rất quan trọng

Để lựa chọn điện áp định mức theo công thức kinh nghiệm sau:

Các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nốidây của mạng điện.Vì vậy các sơ đồ mạng điện phải đảm bảo tính khả thi và cạnh tranhcao.Các sơ đồ mạng điện phải có chi phí hằng năm và vốn đầu tư nhỏ nhất,đảm bảo độtin cậy cung cấp điện cần thiết,chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuậntiện và an toàn tỏng vận hành,khả năng áp dụng các công nghệ cao cũng như đáp ứngđược các phụ tải phát triển.

Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục

- Đảm bảo chất lượng điện năng

- Đảm bảo thuận lợi cho thi công,vận hành,có tính linh hoạt cao

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Đảm bảo chất lượng về kinh tế Mạng thiết kế điện gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải,trong đó có 1 phụ tải loại III và 5phụ tải loại I.Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép,còn các hộ phụtải loại III thì được cấp điện bằng 1 đường dây đơn

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn điện, các hộ phụ tải cũng như vị tríđịa lý của chúng, ta có các phương án nối dây sau:

Phương án I:

Phương án II:

Phương án III:

Phương án IV:

Phương án V:

2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

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

Do mạng điện thiết kế có Udm=110kA nên tiết diện dây dẫn thường được chọn theophương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt:

ax

I m F

: Công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại(MVA)

Ta có loại dây dẫn sử dụng để truyền tải là dây AC và thời gian sử dụng công

Suất cực đại Tmax=5000h nên mật độ kinh tế Jkt=1,1 A/mm2

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức:

ax

I m F

kt J

kt

=

Ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang , độ bền cơ của đường dây và điều kiện phát nóng của dây dẫn:

-Để không xuất hiện hiện tượng vầng quang trên các dây dẫn AC, đối với mức điện áp 110kV thì các dây nhôm lõi thép phải có tiết diện Fdd≥70mm2

- Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về vầng quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra về độ bền cơ học của dây dẫn

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

I sc <k I cp

Trong đó: Isc là dòng điện của dây dẫn trong chế độ sự cố

Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dòng điện, phụ thuộc vào bản chất và tiết diện dây dẫn

K là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.Lấy k= 0, 8 ứng với t=25℃

Đối với đường dây kép thì

I sc = I < I cp

Đối với đường dây đơn khi có sự cố xảy ra thì sẽ dẫn đến mất điện

2.4 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cựcđại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằmtrong khoảng sau đây:

10% 15%

ax

bt U m

Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổn thất điện

áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong khoảng:

15% 20%

ax

bt U m

: Tổn thất điện áp khi bình thường

Ta tính tổn thất điện áp theo công thức:

i = n

Với dây đơn thì n=1, với dây kép thì n=2

Đối với đường dây kép, nếu đứt 1 dây thì tổn thất điện áp trên đường dây là:

2, Chọn tiết diện dây dẫn

a) Đoạn đường dây N-1:

• Chọn tiết diện dây dẫn :

( )

209,94 0,8 0,8.330 264 1

I scN− = A < I cp = = A

⇒

Thỏa mãn điều kiện phát nóng

+ Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

bt U

b) Đoạn đường dây N-2:

• Chọn tiết diện dây dẫn :

+ Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=70mm2 (thỏa mãn điều kiện)

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng:

+ Kiểm tra tổn thất điện áp trên đoạn dây N-2:

bt U

c) Đoạn đường dây N-3:

• Chọn tiết diện dây dẫn:

Tra bảng chọn tiết diện gần nhất thì chọn loại dây dẫn AC-150 có Icp=440A

+ Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=150mm2>70mm2 (thoả mãn điều kiện)

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng: vì N-3 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự cố sẽmất điện nên ta không tính đến IscN-2

+ Kiểm tra tổn thất điện áp trên đoạn dây N-3:

bt U

Không xét đến tổn thất khi xảy ra sự cố vì dây dẫn đoạn N-3 là dây đơn

d) Đoạn đường dây N-4

• Chọn tiết diện dây dẫn:

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn thì ta chọn dây dẫn loại AC-95 có Icp=330A + Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=95mm2>70mm2 (thỏa mãn điều kiện) + Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Nên dây dẫn AC-95 thỏa mãn điều kiện phát nóng

+ Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây N-4:

bt U

e) Đoạn đường dây N-5

• Chọn tiết diện dây dẫn:

J kt

−

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn thì chọn dây dẫn loại AC-70 có Icp=270A

+ Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=70mm2 nên thỏa mãn điều kiện

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng:

+ Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trên dây N-5

bt U

f) Đoạn đường dây N-6

• Chọn tiết diện dây dẫn

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn loại AC-95 có Icp=330A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=95mm2>70mm2 (thỏa mãn điều kiện) +Kiểm tra điều kiện phát nóng:

+Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp trên N-6:

2,3466

bt U

Ta có bảng số liệu tính toán sau:

BẢNG THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY CỦA PHƯƠNG ÁN I

BẢNG TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CỦA PHƯƠNG ÁN I

∆ = <

Vây phương án I đạt yêu cầu kỹ thuật

 PHƯƠNG ÁN II

1) Sơ đồ

2) Chọn tiết diện dây dẫn

a) Đoạn dây dẫn 6-5:

• Chọn tiết diện dây dẫn:

Công suất trên đoạn 6-5 là

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn dây AC-70 có Icp=270mm2.

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=70mm2 nên thỏa mãn điều kiện

+Kiểm tra điều kiện phát nóng:

U

U dm

∆ −

b) Đoạn dây dẫn N-6

Công suất trên đoạn dây N-6

Tra bảng chọn tiết diện dây thì chọn loại dây AC-150 có Icp=440A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=150mm2>70mm2(thỏa mãn điều kiện)

+Kiểm tra điều kiện phát nóng:

3,5966

bt U

• Chọn tiết diện dây dẫn

Công suất trên đoạn dây dẫn 4-3 là:

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn loại dây AC-150 có Icp=440A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=150mm2>70mm2(thỏa mãn điều kiện)

+Kiểm tra điều kiện phát nóng: dây 4-3 là dây đơn nên khi xảy ra sự cố đứt dây thi

sẽ mất điện ngay nên không tính Isc4-3

+Kiểm tra tổn thất công suất trên đoạn dây 4-3:

n

−

−

U dm

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn dây dẫn AC-185 có Icp=510A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=185mm2>70mm2(thỏa mãn điều kiện)

+Kiểm tra điều kiện phát nóng:

bt U

BẢNG THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY CỦA PHƯƠNG ÁN II

BẢNG TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CỦA PHƯƠNG ÁN II

Đoạn đường dây N-1 N-2 4-3 N-4 N-4-3 6-5 N-6

∆ = <

Nên phương án II đạt yêu cầu về kỹ thuật

 PHƯƠNG ÁN III

1. Sơ đồ

2. Chọn tiết diện dây dẫn

Ở phương án này các phụ tải 5 và 6 nối với nhau thành mạch kín N-5-6-N

Ta có sơ đồ phân bố dòng công suất các đoạn dây trong mạch kín N-5-6-N:

Vậy điểm phụ tải 6 là điểm phụ tải phân công suất trong mạch kín trên

 Tính dòng phân công suất trên các đoạn đường dây

 Giả sử mạch điện là đồng nhất và các đoạn đường dây có cùng tiết diện

- Công suất trên đoạn dây N-5

- Công suất trên đoạn đường dây N-6

a) Đoạn đường dây N-5

• Chọn tiết diện dây dẫn

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn loại dây AC-185 có Icp=510A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=185mm2>70mm2

(thỏa mãn điều kiện)

+kiểm tra điều kiện phát nóng: đối với đoạn dây N-5 khi xảy ra sự cố thì có 2 trườnghợp vận hành sự cố:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-6

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 5-6

Vì điểm phụ tải 6 là điểm phụ tải phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-6 lànguy hiểm hơn

b) Đoạn đường dây N-6

• Chọn tiết diện dây dẫn:

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn loại dây AC-150 có Icp=440A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=150mm2>70mm2 (thoả mãn điều kiện)

+Kiểm tra điều kiện phát nóng: đoạn dây N-6 khi xảy ra sự cố thì có 2 trường hợp vậnhành sự cố:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-5

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 5-6

Sự cố khi đứt đoạn dây N-5 nặng nề hơn

Vì phụ tải 6 là điểm phụ tải phân công suất.Nên công suất trên đoạn dây N-6 khi đứtđoạn dây N-5 là:

(Thỏa mãn điều kiện phát nóng)

c) Đoạn đường dây 5-6

J kt

−

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn loại dây dẫn AC-70 có Icp=270A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=70mm2(thỏa mãn điều kiện)

+Kiểm tra điều kiện phát nóng: đoạn dây 5-6 khi xẩy ra sự cố sẽ có 2 trường hợp:

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-5

- Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-6

Sự cố đứt đoạn dây N-6 nguy hiểm hơn vì sự cố nặng nề nhất là sự cố đứt đoạn dây

từ nguồn tới điểm phụ tải phân công suất (điểm 6 là điểm phân công suất)

Công suất trên đoạn dây 5-6 khi đứt đoạn dây N-6 là:

(Thỏa mãn điều kiện phát nóng)

• Kiểm tra tổn thất trên mạch điện kín N-5-6-N

Thông số đường dây của đoạn đường dây N-5 (loại dây dẫn AC-185):

bt U

- Tổn thất điện áp trên đường dây khi xảy ra sự cố đứt đoạn dây N-6 là:

Các số liệu của các đoạn đường dây còn lại ta lấy kết quả từ phương án II

Ta có bảng số liệu tổng quát của phương án II như sau:

BẢNG THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY CỦA PHƯƠNG ÁN III

N-1 2 AC-95 28,28 0,33 0,429 2,65 95,43 4,666 6,066 149,884N-2 2 AC-70 22,36 0,46 0,44 2,58 59,644 5,143 4,919 115,3784-3 1 AC-150 22,36 0,21 0,416 2,74 143,145 4,696 9,302 61,266N-4 2 AC-185 22,36 0,17 0,409 2,82 178,931 1,901 4,573 126,11N-5 1 AC-185 20 0,17 0,409 2,82 177,131 3,4 8,18 56,45-6 1 AC-70 20 0,46 0,44 2,58 24,444 9,2 8,8 51,6N-6 1 AC-150 28,28 0,21 0,416 2,74 142,55 5,939 11,765 77,487

BẢNG TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CỦA PHƯƠNG ÁN III

2) Chọn tiết diện dây dẫn

a) Đoạn đường dây 1-2

• Chọn tiết diện dây dẫn:

Công suất đoạn 1-2 là:

Tra bảng chọn tiết diện dây dẫn ta chọn loại dây dẫn AC-70 có Icp=270A

+Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=70mm2(thỏa mãn điều kiện)

+Kiểm tra điều kiện phát nóng:

(Thỏa mãn điều kiện)

+Kiểm tra tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 1-2:

U

U dm

∆ −

b) Đoạn đường dây N-1

• Chọn tiết diện dây dẫn:

Công suất trên đoạn dây N-1 là:

+Kiểm tra điều kiện phát nóng:

bt U

BẢNG THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY CỦA PHƯƠNG ÁN IV

lkm

B.10-6

1/ΩN-1 2 AC-150 28,28 0,21 0,416 2,74 155,07 2,97 5,882 154,971-2 2 AC-70 30 0,46 0,44 2,58 59,644 6,9 6,6 154,8N-3 1 AC-150 31,62 0,21 0,416 2,74 143,15 6,64 13,154 86,64N-4 2 AC-95 22,36 0,33 0,429 2,65 107,36 3,689 4,796 118,5086-5 2 AC-70 20 0,46 0,44 2,58 76,344 4,6 4,4 103,2N-6 2 AC-150 28,28 0,21 0,416 2,74 159,84 2,969 5,88 154,97

BẢNG TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP CỦA PHƯƠNG ÁN IV

2. Chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp

a) Đoạn đường dây 2-1:

Công suất trên đoạn dây 2-1 là:

32 24 ax2 1 ax2 1.103 .103 104,97

+ Kiểm tra điều kiện vầng quang: Fdd=95mm2>70mm2 (thỏa mãn điều kiện)

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng:

thỏa mãn điều kiện phát nóng

+ Kiểm tra tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 2-1