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

Hiện nước ta phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa, nên nhu cầu điện địi hỏi ngày cao số lượng chất lượng Để đáp ứng số lượng ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm khai thác tốt nguồn lượng biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, để đảm bảo chất lượng có điện cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện đại, có phương thức vận hành tối ưu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế Xuất phát từ điều đó, bên cạnh kiến thức giảng dạy giảng đường, sinh viên ngành Hệ thống điện giao đồ án môn học thiết kế điện cho mạng điện khu vực Quá trình thực đồ án giúp hiểu biết tổng quan mạng lưới điện khu vực, hiểu biết nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện xác định hướng thông số đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc tổ chức điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư nguồn nguyên vật liệu để phát triển lượng

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

- -ĐỒ ÁN MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Sinh viên thực hiện :

Trang 2

Lời Mở Đầu

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc gia,

nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống sinhhoạt, nghiên cứu khoa học…

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nênnhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng Để đápứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt cácnguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng.Mặt khác, để đảm bảo về chấtlượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại,

có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế.Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảng đường, mỗi sinhviên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điệnkhu vực Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng lướiđiện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện nhưxác định hướng và các thông số của các đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điệnchính…những nguyên tắc tổ chức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồnnguyên vật liệu để phát triển năng lượng …

Nhờ những kiến thức chỉ dạy của giảng viên bộ môn TS Kiều Thị Thanh Hoa và

quá trình tìm hiểu tài liệu, tham khảo các bạn thì em đã tự tính toán, lựa chọn các phương

án trình bày sau

Chúng em xin chân thành cảm ơn đến cô TS Kiều Thị Thanh Hoa, cùng toàn thể

các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ

án

Hà Nội, tháng 12 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Phạm Tùng Lâm, cam đoan những nội dung đồ án này là do tôi thực hiệndưới sự hướng dẫn của TS Kiều Thị Thanh Hoa Các số liệu và kết quả trong đồ án làtrung thực và chưa được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án

đề được trích dẫn rõ rang 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 12 tháng 10 năm 2021

Người cam đoan

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

………

Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2021 Người cam đoan

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

TT Nội dung Ý kiến nhận xét

2 Đồ án thực hiện đầy đủ các nộidung của đề tài

Các ý kiến khác:

Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Kí và ghi rõ họ tên)

Trang 6

ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM

2 Đồ án thực hiện đầy đủ các nội

dung của đề tài

Các ý kiến khác:

Trang 7

Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2021

Ủy viên hội đồng Thư kí hội đồng Chủ tịch hội đồng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang 8

7.1.2 Tính toán điện áp nút bà tổn thất công suất chế độ cực tiểu 51

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang 9

MỤC LỤC

ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 5

CHƯƠNG I 5

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 5

I Sơ đồ địa lý 5

1.1 Những số liệu về nguồn cung cấp 6

1.2 Những số liệu về phụ tải 6

II Phân tích nguồn và phụ tải 7

1.1 Nguồn điện 7

1.2 Phụ tải 8

CHƯƠNG II 8

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 8

2.1 Cân bằng công suất tác dụng 9

2.2 Cân bằng công suất phản kháng 9

CHƯƠNG III 10

Trang 10

LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 10

3.1 Chọn điện áp định mức cho lưới điện 11

3.2 Dự kiến các phương án nối dây 11

Phương án I 12

Phương án II 13

Phương án III 13

Phương án IV 14

Phương án V 14

3.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn 15

3.4 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp 15

3.5 Tính toán cụ thể từng phương án 16

1 Sơ đồ phương án I 16

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn 17

1 Sơ đồ phương án 2 19

CHƯƠNG VI 33

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ CHO CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 33

4.1 Cơ sở lý thuyết 33

4.2 Tính toán cụ thể từng phương án 34

CHƯƠNG VI 36

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 36

5.1 Tính toán chọn công suất, số lượng ,loại máy biến áp 36

5.1.1 Tính toán chọn công suất định mức, số lượng máy biến áp cho phụ tải 36

5.1.2 Chọn máy biến áp và thông số máy biến áp 37

CHƯƠNG VI 38

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN 38

6.1 Chế độ phụ tải cực đại 38

6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 42

6.3 Chế độ phụ tải sự cố 43

CHƯƠNG VII 45

TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 45

Trang 11

7.1 Tính toán điện áp tại các nút của mạng điện 45

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 45

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu : 45

7.1.3 Chế độ phụ tải sự cố : 46

7.2 Hiệu chỉnh điện áp 46

7.3 Các loại máy biến áp : 47

7.4 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp 47

CHƯƠNG VIII 53

TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH TẢI ĐIỆN 53

8.1 Vốn đầu tư xây dựng lưới điện 53

8.2 Tổn thất điện năng trong lưới điện 54

8.3 Các loại chi phí và giá thành: 54

8.4 Kết luận 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

Nhiệm vụ môn học Đồ án thiết kế Lưới điện

Họ và tên sinh viên

Mã sinh viên\

1, Số liệu

a, Số liệu nguồn điện

Thiết kế hệ thống điện gồm một nguồn điện công suất vô cùng lớn và 5 phụ tải

Hệ thống HT:

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn

- Hệ số công suất cosφ=0,85

- Điện áp trên thanh cái của nguồn điện:

+ Khi phụ tải cực đại, khi sự cố nặng nề là : UHT =1,1Uđm;

+ Khi phụ tải cực tiểu là: UHT =1,05Uđm

b, Số liệu phụ tải:

Công suất cực đại Pmax

Trang 12

2, Nội dung thực hiện

- Cân bằng công suất và đề xuất phương án nối dây

- Tính chọn tiết diện dây dẫn

- Tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

- Tính chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính

- Tính chế độ xác lập

- Tính điện áp nút và chọn đầu điều chỉnh điện áp

Sơ đồ vị trí nguồn điện và các phụ tải

Giáo viên

hướng dẫn

Trang 13

ThS Kiều

Thị Thanh Hoa

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

I Sơ đồ địa lý

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nguồn điện và các phụ tải

Trang 14

1.1 Những số liệu về nguồn cung cấp

- Nguồn có công suất vô cùng lớn

Trang 15

YCĐC điện

áp

Thông tư39/2015/TT-BCT

- Gồm có 4 phụ tải loại I, 1 phụ tải loại III

- Phụ tải loại I là phụ tải quan trọng cần được cung cấp điện liên tục, nếu cung cấp

bị gián đoạn sẽ ảnh hưởng lớn tới an ninh, quốc phòng, tính mạng con người và thiệt hại

về kinh tế do đó các hộ phụ tải loại I cần được cấp điện từ hai nguồn hoặc hai phía trở lên, cụ thể là sử dụng sơ đồ mạch kín, đường dây kép hoặc trạm biến áp có hai máy làm việc song song

- Phụ tải loại III là loại phụ tải ít quan trọng để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần sửdụng đường dây đơn

Bảng 1.2.1 Số liệu tính toán các phụ tải

Tmax= 4876h (thời gian sử dụng công suất cực đại)

II Phân tích nguồn và phụ tải

Trang 16

1.2 Phụ tải

- Các hộ phụ tải loại I là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng chắc chắn Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải

- Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu

tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp

- Yêu cầu điều chỉnh điện áp

- Trong mạng điện thiết kế các hộ có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Ở phương pháp này độ lệch điện áp phải thỏa mãn các chế độ như sau:

- Chế độ phụ tải cực đại: du% ≥ 5% Uđm

- Chế độ phụ tải cực tiểu: du%≥ 0% Uđm

- Khi tính toán thiết kế mạng điện thì vấn đề quan trong nhất là cân bằng công suấtphát ra bởi nguồn và công suất tiêu thụ của phụ tải, tổng các công suất tổn hao trên hệthống truyền tải điện

Trang 17

- Trong đồ án thiết kế môn học Lưới Điện việc cân bằng công suất ở đây đượcthực hiện trên một số khu vực cụ thể Trong khu vực này có một nguồn điện với côngsuất vô cùng lớn Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cânbằng giữa công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q Việc cân bằng công suất tácdụng có lợi trong việc ổn định tần số của hệ thống điện, còn việc cân bằng công suất phảnkháng lại có tác dụng lớn trong việc đảm bảo ổn định điện áp cuối đường dây của hệthống điện nói chung và lưới điện từng khu vực nói riêng.

2.1 Cân bằng công suất tác dụng

Pyc= m.∑Pptmax + PMĐ + Pdt + PtdTrong đó: - PMĐ = 5%Pptmax

- Pptmax: tổng công suất các phụ tải

- Pdt : công suất dự trữ của hệ thống <Pdt = 0>

- Ptd : công suất tự dung của nhà máy<Ptd = 0>

- PHT = Pyc = Pptmax + PMĐ = 152 + 7,6 = 159,6 ( MW)

2.2 Cân bằng công suất phản kháng

Qyc = m ∑Qptmaxi + Qb + QL - Qc + Qdt + QtdTrong đó : - Qyc : tổng công suất phản kháng yêu cầu của cả hệ thống

- ∑Qptmaxi : tổng công suất phản kháng của phụ tải

- Qb : tổng công suất tổn thất trong TBA : Qb = 15% x ∑Qptmaxi

- QL : tổng công suất phản kháng tổn thất trên đường dây

- Qc : tổng công suất phản kháng do tụ điện đặt trên đường dây sinh ra

- Qyc = m ∑Qptmaxi + Qb = 83,9 (MVAr)

Mà theo trên, công suất phản kháng công suất phản kháng do nguồn là QHT = 98,79(MVAr) > Qyc = 83,9 ( MVAr) Do đó , ta không phải bù công suất phản kháng trongmạng

Trang 18

CHƯƠNG III LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA

CHỌN PHƯƠNG ÁN

Trang 19

3.1 Chọn điện áp định mức cho lưới điện

- Lựa chọn cấp điện áp định mức cho mạng điện là nhiệm vụ rất quan trọng, vì trị

số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chi phí kinh tế, kỹ thuật của mạng điện Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này

- Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải

- Khi điện áp càng cao thì tổn thất công suất càng bé, sử dụng ít kim

loại màu (I nhỏ) Nhưng điện áp càng tăng cao thì chi phí xây dựng mạng điện càng lớn

và giá thành thiết bị càng tăng Vì vậy phải chọn điện áp định mức như thế nào cho phù hợp về kinh tế và kĩ thuật

- Chọn điện áp tối ưu theo công thức kinh nghiệm:

n ( kV).

Trong đó:

- Ui: điện áp đường dây thứ i (kV)

- li: khoảng cách từ nguồn đến phụ tải thứ i ( km)

- Pi: công suất lớn nhất trên đường dây thứ i (MW)

Ui (kV)

3.2 Dự kiến các phương án nối dây

- Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 5 phụ tải, trong đó có 4 phụ tải loại I Các phương án nối dây dự vào các yếu tố sau:

- Vị trí nguồn và phụ tải

- Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế

Trang 20

- Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt.

Ta có thể đưa ra các phương án như sau:

Phương án I

Hình 3.2.1 Sơ đồ phương án 1

Phương án II

Trang 21

Phương án III

Phương án IV

Trang 22

Phương án V

3.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn

- Do mạng điện thiết kế có Uđm =110kV Tiết diện dây dẫn thường được chọn theophương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt

Trang 23

i i i

- Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện

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

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

- Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất cựcđại của phụ tải là 4876h Jkt được tra theo bảng trang 295_Thiết kế các mạng và hệ thốngđiện_NXB khoa học kĩ thuật 2008, ta có mật độ kinh tế của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm2

- Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện tiêuchuẩn 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 vớimỗi cấp điện áp

- Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tốithiểu được phép là 70mm2

* Kiểm tra phát nóng dây dẫn

- Theo điều kiện:

Isc max < Icp

Trong đó :

- Icp: Dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiếtdiện của dây

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

- Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện

3.4 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp

- Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải 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 24

Hình 3.5.1 Sơ đồ tính toán phương án 1

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

- Đoạn đường dây N-1

- Chọn tiết diện dây dẫn

Trang 25

2 2

3 max1

max 1

25 12

.10 72, 77( ) 3 2

Chọn dây dẫn loại AC- 150, có tiết diện chuẩn là 70 mm2 và dòng điện cho phép Icp= 265A

- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:

Ftc= 70 mm2 ¿ 70 mm2 (thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ còn lại vẫn phải làm việc bình thường

- Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện chophép của dây dẫn:

Isc = 2.Ibt max = 2.72,77 = 145,54 (A)Isc < Icp = 265A ( thỏa mãn điều kiện )

- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây

- Với loại đường dây AC- 70 ta có: ro=0,42 Ω /km, xo=0,44 Ω /km

- Điện trở và điện kháng đường dây :



- Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố :

UscN-1 % =2 UbtN-1 % = 2 3.64% = 7,28%

- Các đoạn đường còn lại tính theo đoạn N-1 ta có bảng sau:

Bảng 3.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn cho phương án 1

Đoạn

đường

dây Số lộ

L (km) (MVA) Smax Imax (A) Fkt Loại dây

ro (

Ω

km

)

xo (

Trang 26

Bảng 3.5.2 Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn cho phương án 1

Uscmax% = 7,29 < 20% (thỏa mãn điều kiện)

- Vậy phương án I đạt yêu cầu kĩ thuật

Trang 27

1 Sơ đồ phương án 2

Hình 3.5.2 Sơ đồ tính toán phương án 2

- Đoạn đường dây 3-4

S3-4 = S4 = 37+j17,76

3 max 3 4

max 3 4

37 17, 76

.10 107, 76( ) 3 dm 2

Chọn dây dẫn loại AC - 120, có tiết diện chuẩn là 120 mm2 và dòng điện cho phép Icp= 379A

- Với loại đường dây AC - 120 ta có: ro=0,25 Ω /km, xo=0,42 Ω /km

Trang 28



UscN-1 % =2 UbtN-1 % = 2 2,96% = 5,92%

Đoạn đường dây N-3

-Chọn tiết diện dây dẫn

- Chọn dây dẫn loại AC - 185 ,có tiết diện chuẩn là 185mm2 và dòng điện cho phép Icp= 535A

Ftc=185mm2 ¿ 185 mm2 ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :

Isc = 2.Ibt max = 2 180,48 = 360,96 (A)Isc < Icp = 535 (thỏa mãn điều kiện )

- Tính tổn thất điện áp trên đường dây

- Với loại đường dây AC-185 ta có: ro=0,17 Ω /km, xo=0,4 Ω /km

Trang 29

Imax

Loại dây

ro (

Ω

km

)

xo (

- Vậy phương án II đạt yêu cầu kĩ thuật

Trang 30

1 Sơ đồ phương án 3

Hình 3.5.3 Sơ đồ tính toán phương án số 3

- Đoạn đường dây 1-5

S1-5 = S5 = 29+j13,92

3 max1 5

max1 5

29 13,92

.10 84, 41( ) 3 dm 2

Chọn dây dẫn loại AC - 70, có tiết diện chuẩn là 70 mm2 và dòng điện cho phép Icp= 265A

Trang 31

- Với loại đường dây AC - 70 ta có: ro=0,42 Ω /km, xo=0,44 Ω /km



Usc1-5 % =2 Ubt1-5 % = 2 2,03% = 4,06%

Đoạn đường dây N-1

-Chọn tiết diện dây dẫn

- Chọn dây dẫn loại AC - 150 ,có tiết diện chuẩn là 150mm2 và dòng điện cho phép Icp= 435A

Ftc=150mm2 ¿ 150 mm2 ( thỏa mãn điều kiện)

- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :

Isc = 2.Ibt max = 2 157,19 = 314,38 (A)Isc < Icp = 435 (thỏa mãn điều kiện )

- Tính tổn thất điện áp trên đường dây

- Với loại đường dây AC-150 ta có: ro=0,21 Ω /km, xo=0,41 Ω /km

110



5,06%

Trang 32

UN-1sc %= 2 UN-1bt % = 2 3,24% = 10,13%

- Các đoạn đường dây còn lại đã tính ở phương án I, ta có các bảng số liệu:

Ω

km

)

xo (

- Vậy phương án III đạt yêu cầu kĩ thuật

Tiêu đề	Đồ Án Môn Học Lưới Điện Thiết Kế Mạng Lưới Điện Khu Vực
Tác giả	Phạm Tùng Lâm
Người hướng dẫn	TS. Kiều Thị Thanh Hoa
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Hệ Thống Điện
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	910,78 KB