Đồ án lưới điện long

do an luoi dien khu vuc, do an luoi dien 2, phan tich che do he thong diendo an luoi dien khu vuc, do an luoi dien 2, phan tich che do he thong diendo an luoi dien khu vuc, do an luoi dien 2, phan tich che do he thong diendo an luoi dien khu vuc, do an luoi dien 2, phan tich che do he thong dien

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 Lê Thành Doanh đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Sinh viên Đinh Văn Long

Chương I : Phân tích nguồn và phụ tải

(1 ô = 10 x 10 km) 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 của phụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp:

- Nguồn có công suất VCL đảm bảo điện áp trên thanh góp cao áp không đổi khi xảy 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=80%Smax

Pmax=Smax.cos Pmin=Smin.cos

Qmax=Smax.sin Qmin=Smin.sin

Phụ tải cực tiểu bằng 80% phụ tải cực đại

Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=4000 giờ

Giá 1 kWh điện năng tổn thất: 1000 đ/kWh

Giá 1 kVAR thiết bị bù: 150 đ/ kVAR

Hệ số dồng thời m=1; Jkt=1,1A/mm2

Có 6 phụ tải chia thành 2 loại

 Phụ tải loại I (gồm 5 phụ tải:1,3, 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

 Phụ tải loại III ( gồm phụ tải 2 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

Hệ số công suất cosφ = 0.9

Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax của các phụ tải là 4000(h)

Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp bằng 10 kV Phụ tải cực tiểu bằng

80% phụ tải cực đại

Yêu cầu điều chỉnh điện áp:

 Trong mạng thiết kế mạng điện cho hộ phụ tải (1, 3, 4, 5, 6) yêu cầu điều

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

Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực

tiểu ta có bảng thống số của các phụ tải

Từ những phân tích cụ thể về nguồn và phụ tải ta có thể có cách nhìn tổng quan hơn về đặc điểm của nguồn và phụ tải.Từ đó có những cơ sở thực tế hơn cho việc tính toán cũng như các phương án cho các chương tiếp theo

1.3 Cân bằng công suất

Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q cho các hộ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử của hệ thống Nếu sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu thụ bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh

tế hoặc làm tan vỡ hệ thống Vì vậy ta cần phải cân bằng công suất

1.3.1Cân bằng công suất tác dụng (P):

Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thể tích luỹ điện năng thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá

trình sản xuất và tiêu thụ điện năng

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần thực hiện đúng

sự cân bằng công suất giữa công suất phát và công suất tiêu thụ

Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường cần phải có sự dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn

đề quan trọng liên quan đến vận hành cũng như phát triển cuả hệ thống điện Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của hệ thống

Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống :

6 1

m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại, ở đây m=1

 : là tổng công suất dự trữ trong mạng điện

Trong tính toán sơ bộ ta lấy

6 1

Việc cân bằng công suất giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định

1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng

Trong hệ thống, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất phản kháng và tác dụng

Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên để giữ được tần số bình thường trong

hệ thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm cho điện kháng giảm.Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng tới tần số và ngược lại Như vậy giảm điện áp sẽ làm tăng tần số trong hệ thống và giảm tần số sẽ làm tăng điện áp.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng

Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu

 :là tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây

trong mạng lưới điện

 : Tổng công suất dự trữ trong hệ thống

Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính công suất phản kháng yêu cầu trong hệ

 Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy tổng công suất phản kháng do nguồn

phát ra vừa nhỏ hơn lượng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống do

đó ta không phải tiến hành bù công suất phản kháng

Chương 2 : ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU

KỸ THUẬT

2.1.Mở đầu:

Như ta đã biết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó Vì vậy sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ điện, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới

Trong chương 2 chúng ta sẽ đề xuất 5 phương án nối dây tương ứng với 5 sơ

đồ Sau đó tiến hành tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cho từng phương án

2.2.Đề xuất các phương án nối dây:

Trong thực tế có nhiều phương án nối dây( nối dây theo kiểu hình tia,kiểu mạng kín…) Căn cứ vào phụ tải khi nối dây ta thấy phụ tải loại 1 được cung cấp điện bằng đường dây kép hoặc có 2 nguồn cấp điện(mạch vòng), phụ tải loại 3 thì chỉ cần sử dụng mạch đơn

5phương án nối dây là:

Phương án 1

Chương 3 : Chọn phương án tối ưu

3.1 Chọn điện áp định mức của mạng

Lựa chọn điện áp định mức là một vấn đề quan trọng trong quá trình thiết kế mạng điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện như vốn, đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành…

Điện áp định mức của mạng điện được phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nguồn cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, phụ thuộc vào sơ đồ của mạng điện thiết kế Như vậy, chọn điện áp định mức của mạng điện được xác định chủ yếu bằng các điều kiện kinh tế Điện áp định mức của mạng điện cũng có thể được xác định đồng thời với sơ đồ cung cấp điện hoặc theo giá công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện

Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:

 Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải

 Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia

 Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất

Có thể tính toán được công thức điện áp định mức theo công thức thực

nghiệm sau:

U i  4, 34 l i 16P i (kV)

Trong đó:

Pi : công suất truyền trên đoạn đường đường dây thứ i (MW)

li : chiều dài đoạn đường dây thứ i (km)

Chọn tiết diện dây dẫn

Chọn tiết diện dây dẫn của mạng điện thiết kế được tiến hành có chú ý đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, khả năng tải của dây dẫn theo điều kiện phát nóng trong các điều kiện sau sự cố, độ bền cơ của các đường dây trên không

và các điều kiện tạo thành vầng quang điện

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép, loại dây này dẫn điện tốt lại đảm bảo được dộ bền cơ, do đó được sử dụng rộng rãi trong thực tế Vì mạng điện thiết kế là mạng điện 110KV, có chiều dài lớn nên tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh tế (Jkt)

I F

J



Với :

Fkt là tiết diện dây dẫn được tính theo đường dây thứ i

Imax là dòng điện chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại, A

Jkt là mật độ dòng kinh tế, phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất và loại dây dẫn (A/mm2 ), ta có Jkt = 1,1 ( A/mm2 ) Tmax = 4000

- Đối với đường dây đơn max 3

3. dm

S I

U



Với Smax là công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, (MVA)

Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng dây dẫn:

 Theo điều kiện vầng quang: đối với cấp điện áp 110 kV, để đảm bảo không phát sinh vầng quang thì dây dẫn phải có tiết diện F ≥ 70 mm2

 Theo điều kiện phát nóng dây dẫn: Sự cố dùng để kiểm tra điều kiện kỹ thuật với lộ kép là khi đứt một nhánh trong lộ kép của đường dây, còn với mạch vòng thì ta phải xét đến sự cố xảy ra trên các nhánh

Kiểm tra điều kiện phát nóng dòng điện làm việc trên dây dẫn khi xảy ra sự cố phải thỏa mãn điều kiện:

Isc  Icp

Trong đó :

Icp : là giá trị dòng điện tải cho phép

Isc : là giá trị dòng điện trên đường dây khi xảy ra sự cố

3.3 Tổn thất điện áp trong lưới điện

- Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường % i* Ri 2 i* Xi.100

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

i Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i

Đối với đường dây có hai mạch, nếu gặp sự cố trên một đường dây thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng

U isc%  2 * U ibt%Chú ý rằng tổn thất điện áp chỉ tính cho phạm vi 1 cấp điện áp và ta sẽ tính tổn thất điện áp cực đại lúc bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất, các trị số của tổn thất điện áp phải thoả mãn các yêu cầu sau:

 Đối với trường hợp dùng máy biến áp thường:

ΔUmax bt = 10 ÷ 15%

Để thuận tiện cho tính toán, ta chỉ lựa chọn điện áp cho một

phương án và lấy kết quả đó dùng cho các phương án còn lại

Trong bản thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để

N-6 37+j17.92 37 28.28 108.09 110

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

cho từng đoạn đều nằm trong khoảng (60-110) kV Để đảm bảo cho toàn

mạng ta chọn điện áp chung cho các phương án là cấp 110 kV.( Áp dụng

cho các phương án sau)

b Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Dòng điện chạy trong nhánh N-1

84,83(mm ) 1,1

N kt kt

I F J

N-1 2 32 15.50 35.56 93.31 84.83 AC - 95 330 N-2 1 30 14.53 33.33 174.95 159.05 AC-185 510 N-3 2 34 16.47 37.78 99.14 90.13 AC - 95 330 N-4 2 36 17.43 40.00 104.97 95.43 AC-120 380 N-5 2 38 18.40 42.22 110.80 100.73 AC-120 380 N-6 2 37 17.92 41.11 107.89 98.08 AC-120 380

 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố

Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong

lộ kép của đường dây hai mạch Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai

lần so với dòng điện của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố

Đoạn N-1 IscN-1 = 2 * IN-1 = 2 * 93,21 = 186,62 (A)

Tương tự cho các đoạn N-1 đến N-6

Ta có bảng 3.3

Đường dây Số lộ Ii (A) Isc (A) Icp (A)

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây

thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép khi đường dây có sự cố

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các

thông số đơn vị của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các

r0 (Ω/

km)

6/Ωkm)

7

0.423 2.69 3.82 5.98 76.07 Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành bình

ΔUmaxsc% = ΔUN-4 sc % = 5,09 % < 20%

Kết luận: Vậy phương án I thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật

Phương án II

a) Lựa chọn cấp điện áp vận hành

Để thuận tiện cho tính toán, ta chỉ lựa chọn điện áp cho một phương

án và lấy kết quả đó dùng cho các phương án còn lại

Trong bản thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính:

b) Lựa chọn tiết diện dây dẫn

- Dòng điện chạy trong nhánh N-1 là

N kt

 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố

Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong lộ

kép của đường dây hai mạch Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai lần

so với dòng điện của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố

Đoạn N-1 I N sc1  2.IN1 2.180, 79361, 58(A)

Tương tự cho các bảng còn lại ta có bảng 3.5

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây

thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép khi đường dây có sự cố

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các

thông số đơn vị của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các

X (Ω)

B/2 (10-4/Ω)

6/Ωkm) N-1 2 22.36 AC-185 0.17 0.41 2.84 1.90 4.58 63.50

N-6 2 36.06 AC-240 0.13 0.39 2.86 2.34 7.03 103.13 1_2 1 22.36 AC-185 0.17 0.41 2.84 3.80 9.17 31.75 3_4 2 30 AC-120 0.27 0.423 2.69 4.05 6.35 80.70 6_5 2 31.63 AC-120 0.27 0.423 2.69 4.27 6.69 85.08 Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành

bình thường và khi sự cố:

 Xét khi mạng điện làm việc bình thường

Tính tổn thất điện trên các nhánh áp dụng công thức:

X (Ω) ΔUibt% ΔUisc%

a) Lựa chọn cấp điện áp vận hành

Để thuận tiện cho tính toán, ta chỉ lựa chọn điện áp cho một phương

án và lấy kết quả đó dùng cho các phương án còn lại.Trong bản

thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính:

U i 4, 34 l i 16P i

Xét mạch vòng kín N-6-5

Tính phân bố công suất tự nhiên theo công thức

- Dòng công suất trên đoạn N-6

- Dòng công suất trên đoạn 5-6

b) Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Dòng điện chạy trong nhánh 6-5

kt

I F

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố

Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong lộ kép của đường dây hai mạch Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai lần so với dòng điện của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố

Xét mạch vòng kín N-6-5-N

Đối với mạch vòng này dòng điện chạy trên đoạn 6-5 sẽ có giá trị lớn nhất

khi ngừng đường dây N-5 Vì ( Ṡ 5 > Ṡ 6 )

Ṡ 6-5 = Ṡ 5 = 38+j18,4 (MVA)

3

6 5

42, 22 10 221,598(A) 3.110

scN

Bảng 3.13

Đường dây Số lộ Ii (A) Isc (A) Icp (A)

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây thoả

mãn điều kiện phát nóng cho phép khi đường dây có sự cố

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các thông

số đơn vị của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số

r0

(Ω/km)

x0

(Ω/km)

b0

R (Ω)

X (Ω)

B/2 (10-4/Ω)

6/Ωkm) N-1 2 22.3 AC-185 0.17 0.409 2.84 1.90 4.57 1.27 N-3 2 20 AC-240 0.13 0.39 2.86 1.30 3.90 1.14 N-5 1 30 AC-240 0.13 0.39 2.86 3.90 11.70 0.86 N-6 1 36.0 AC-240 0.13 0.39 2.86 4.69 14.06 1.03 1_2 1 22.3 AC-185 0.17 0.409 2.84 3.80 9.15 0.64 3_4 2 30 AC-120 0.21 0.423 2.69 3.15 6.35 1.61 6_5 1 31.6 AC-70 0.45 0.441 2.58 14.23 13.94 0.82

(10-Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành

bình thường và khi sự cố:

 Xét khi mạng điện làm việc bình thường

Tính tổn thất điện trên các nhánh áp dụng công thức:

X (Ω)