Đồ án thiết kế lưới Điện

Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc sản xuất điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu câu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như p

TRUONG DAI HOC DIEN LUC KHOA KY THUAT DIEN

Dall HOC DIEN LUC

ELECTRIC POWER UNIVERSITY

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN Sinh viên thực : DANG XUAN HOAN

hién

Ma sinh vién : 20810420072

Giáo viên hướng : TS ĐẶNG THU HUYỀN

dẫn

Ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

Chuyên ngành : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP & DÂN

DỤNG

Hà Nội, tháng 9 năm 2021

Muc luc

LOI NOI DAU

Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong 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 một vai trò vô cùng quan

trọng Điện năng là điều kiện tiên quyết cho việc phát triển nền công nghiệp cũng

như các ngành sản xuất khác Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang

phát triển và việc sản xuất điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu câu tiêu thụ

điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như phân phối điện cho các hộ

tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lí 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

nguồn và bảy phụ tải Nhìn chung, phương án được đưa ra đã

đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một mạng điện

Nội dung phần thiết kế lưới điện khu vực gồm những phần sau:

Chương I: Phân tích nguồn va phụ tải, đề xuất phương án thiết kế Chương II: Tính toán kỹ thuật

Chương III: Tính toán kinh tế Chương IV: Lựa chọn máy biến áp và sơ đỗ nối điện Chương V: Tính toán chế độ xác lập lưới điện và điều chỉnh điện áp Chương VỊ: Tính chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện

Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án nay của em không tránh

khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để

bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Trong quá trình làm đồ án , em xin trân thành cảm ơn cô giáo

thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Đặng Xuân Hoan

danh sach hinh

CHƯƠNG 1: PHAN TICH VA DE SUAT PHUONG AN CHO LUOI ĐIỆN

THIET KE

Sơ đồ phân phối phụ tải

4

Hình 1: sơ đồ phân phối phụ tải 1.1 Nguồn điện

Đây là nơi cung cấp dòng điện lâu dài cho thiết bị sử dụng điện trong đời sống

sinh hoạt như: Sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và nghiên cứu khoa học

1.1.1 Khả năng của nguồn điện

Thực tế, nguồn điện có thể vận dụng vào rất nhiều lĩnh vực như:

- Nganh công nghiệp điện

- Truyền tải và phân phối điện

- Sản xuất và cấp năng lượng điện từ ở nguồn năng lượng khác

- Máy phát điện, phích cắm, ô cắm điện xoay chiều và một số thiết bị có thể kết

nối thiết bị vận hành bằng điện với nguồn điện AC, ở tòa nhà

- Trạm điện và các cơ sở công nghiệp nhằm tạo năng lượng điện

- Nguồn điện chính hay nguồn điện gia dụng, nguồn điện xoay chiều đa năng

- Một số thiết bị gom 2 hoặc nhiều tế bào điện hóa để chuyên đôi năng lượng hóa

học qua lượng điện

1.1.3 Phân loại nguồn điện

Nguồn điện 1 chiều (DC)

Đây là nguồn cung cấp cho dòng điện 2 chiều Ở nguồn điện này bao gồm 1

chiều có cực âm và cực dương, không bị biến đối theo thời gian Chắng hạn như:

Máy phát điện 1 chiều, pin

Nguồn điện xoay chiều (AC)

Là nguồn cung cấp dòng điện xoay chiều Nó cũng có cực âm và cực dương, biến

đôi theo thời gian tuy nhiên không cố định như nguồn điện 1 chiều

Ở những thời điểm khác nhau thì một cực có thể đóng vai trò cực âm lại có lúc

đóng vai trò cực dương Hay nói cách khác, tại thời điểm tl cực này đóng vai trò

là cực đương nhưng tại thời điểm t2 lại là cực âm

Nguồn điện 3 pha

Bao gồm 4 pha nóng và 1 pha lạnh Nguồn điện này thường dùng cho các xí

nghiệp, nhà máy lớn nhằm chạy động cơ có công suất cực đại điển hình như:

Máy sat gao, may lạnh và mô tơ điện công suất lớn

1.2 Phụ tải điện

Phụ tải là nơi mà điện năng sẽ được biến đôi thành những năng lượng khác như

nhiệt năng (sưởi ấm, đun nấu), quang năng (chiếu sáng) hay cơ năng (chạy máy

bơm, quạt điện), nhằm phục vụ những nhu cầu và mục đích đa dạng của con

người

Phụ tải có thể bao gồm những thiết bị sử dụng điện trong gia đình, những máy

móc sử đụng điện trong nhà máy, xí nghiệp hay xưởng cơ khí, Các trạm biến

ap cũng được goi la phy tai

1.2.1 Phan loai phu tai dién

Phân loại theo tính chất tiêu thụ điện

- Phụ tải dùng để chiếu sáng

- Phụ tải dùng trong sinh hoạt

- Phụ tải phục vụ các hoạt động nông nghiệp

- Phụ tải trong kinh doanh

Phân loại theo hộ tiêu thụ và tầm quan trọng của phụ tải

+ Phụ tải loại |

Đây là loại phụ tải được cung cấp điện liên tục Nếu mắt điện xảy ra đồng nghĩa

sé gay ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng về mọi mặt, cả về người vả của

- Ảnh hưởng đến tính mạng con người: phụ tải hầm mỏ, phụ tải bệnh viện, Đó

chính là lý do tại sao chúng ta thấy bệnh viện luôn luôn cần được cấp điện liên

tục và đảm bảo cung ứng nguồn điện đây đủ từ những máy phát điện công nghiệp

công suất lớn đề dự phòng

- Ảnh hưởng cực kì lớn trong hoạt động sản xuất kinh doanh: phụ tải các nhà

máy xưởng sản xuất điện kim khí, các lò cao Nếu dong dién bi mắt, thiệt hại

không thể đo đếm được

+ Phụ tải loại 2

Đây là loại phụ tải nêu mắt điện cung cấp sẽ gây thiệt hại về kinh tế như sản xuất

sản phẩm bị thiếu hụt, hàng hóa thứ phẩm tăng, gây ra tinh trang lang phi va mat

cân bằng trong tiêu thụ của thị trường

+ Phụ tải loại 3

Phụ tải loại 3 là phụ tải cho phép mất điện Cụ thể đó có thé là các công trình dân

dụng, khu dân cư hay công trình phúc lợi,

Chúng ta nhận thấy rằng, phụ tải loại 1 và phụ tải loại 2 cần được cấp điện liên

tục và đòi hỏi đùng tới nguồn điện dự phòng Đó có thể là dây điện lưới quốc gia

được cấp riêng Do đó các loại phụ tải này đều phải dùng tới nguồn điện dự

phòng

1.3 Đề xuất phương án

1.3.1 Ưu nhược điểm của phương án nối dây

a, Phương án hình tia

+ƯUu điểm:Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn piản,rẻ tiền và các thiết bị bảo

vệ role đơn giản,thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo mạng điện hiện

có,khi xảy ra sự có không sây ảnh hưởng đến các đường dây khác Tôn thất nhỏ

hơn lưới liên thông

+Nhược điểm:Chi phí đầu tư dây cao,khảo sát thiết kế thi công mắt nhiều thời

gian,lãng phí khả năng tải

b, Phương án liên thông

+ƯUu điểm: Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi vì hoạt động trên cùng một đường

dây

+Nhược điểm: Cần có thêm trạm trung gian ,thiết kế bồ trí đòi hỏi phải bảo vệ

bằng role Thiết kế cắt tự động khi gặp sự cô phức tạp hơn.Độ tin cậy cung cấp

điện thấp hơn so với lưới hình tia

c, Phương án mạch vòng

+ƯUu điểm: Độ tin cây cung cấp điện cao,khả năng vận hành lưới linh hoạt

~Nhược điểm: Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ role phức tạp hon,t6n

that dién ap luc sw cố lớn

1.3.2 Đề xuất phương án nối dây

Bảng 1.1 Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải

Phụ tải Khoảng cách (km)

Ta chia phụ tải thành các nhóm như sau :

Nhóm 1: phụ tải 1, 4 thuộc phụ tải loại II, LII sử dụng với mạng tia và liên

thông

Nhóm 2: phụ tải 3,2 thuộc phụ tải HH, HI sử dụng với mạng tia và mạch vòng

Nhóm 3: phụ tải 5 thuộc phụ tải II sử dụng với mạng tia

SB

t HT | [—l

BẠN

SAS

Cay

Nhóm T có 2 phương án di day

1b mạch hình liên thông

Nhóm 2 có 2 phương án đi dây

3

2a mạch hình tia

Nhóm 3 có Í phương án đi dây

3a mạch hình tia

la mạch hình tia

&

2b mạch vòng

A phương án 1 (sử dụng 1a 2a 3a)

3

B phương án 2 ( sử dụng 1b,2a,3a)

C phương án 3 ( sử dụng 1a,2b,3a)

3

D phương án 4 (sử dụng 1b,2b,3a)

3

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT

2.1 Tính phân bố công suất

* Tính số liệu phụ tải

Bảng 1.2 Số liệu của các phụ tải

Thông số Tải 1 Tải 2 Tải 3 Tải 4 Tải 5

Pmin (MW) 31,45 15,3 17,85 39,1 28,9

Bảng 1.3 Số liệu tính toán của các phụ tải

2 | Lo Pma Pmi | Qmi | cos | Tmax( | Uh(k

Tal ai Smax x Qmax | Smin n n 0 h) V)

Tai 37,0 31,4 | 15,0 | 0,9

1 3 40,66 0 17,7 34,56 5 3 1 3000 22

lại 2 | 19,79 180 86 | 168 | 15,3 | 7,31 0.8 3000 | 22

Tai 21,0 17,8 0,9

3 3 23,1 0 10,03 19,6 5 8,53 1 3000 22

val 2 | 50,55 6 21,99 | 42,97 | 39,1 | 18,7 ng 3000 | 22

Te! 2 | 374 “so 16,25 | 31,75 | 289 | 138 ng 3000 | 22

Trong đó :

Smax = cos@ Smin = cos@

Qmax = Smax: SING

2.1.1 Cân bằng công suất tác dụng

Trong đồ án ta giả thiết:

Qmin = Smin- Sing

+ Nguồn điện đủ cung cấp cho nhu cầu công suất tác dụng

+ Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ trong hệ thống bằng không

Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu thức:

>PF = šPyc =m.šPpt+EAP mđ +YPtd+Y Pdt

Trong đó: >PF : Tổng công suất phát

>Pyc : Tông công suất yêu cầu m: Hệ số đồng thời (trong đỗ án môn học lẫy m = 1) ŠPtd : Tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống

%Pdt:Tông công suất dự trữ trone hệ thong (Trong pham vi dé an lay YPtd = 0, YPdt = 0)

>APmđ: Tổng tôn thất công suất trong mạng điện, "APmđ = 5%*>Ppt

>Ppt :Tôổng công suất các nút phụ tải

- >Ppt= PI + P2 + P3 + P4 +P5 =37+18+21+46+34= I56 (MW)

- SAPmd = 5%*=Ppt= 5%* 156 = 7,8 (MW)

= YXPF =šPyc = YPpt + XAPmđ = 156 + 7,8 = 163,8 (MW)

2.1.2 Cân bằng công suất phản kháng

- Cân bằng công suất tác dụng trước tiên để giữ tần số ôn định Còn đề giữ điện

áp ôn định cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống

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

thức: >QF = >qyc

- Trong đó: + >QF là tông công suất phản kháng phát ra trên lưới

+ >Qyc là tông công suất phản kháng yêu cầu

SQF = XPF*tg‡F

- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn ,hệ số coso=0,85

cosQF = 0,85 = tadF = 0,62

=> XOF = 163,8 *0,62 = 101,556 (MVAr)

=LQye = m*) Opt + VOL - VOC + LQdt + 3 Qrd + 3 Qba

-Trong do: YQL: Téng ton that cong suat phan khang trén duong day

SQC: Tông tốn thất công suất do điện dung của các đường dây sinh ra

(Trong khi tính sơ bộ ta giả thiết "QL = YQC )

ŠQdt: Tông công suất phản kháng dự trữ (lấy = 0) ŠQtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng (lấy = 0)

= }Qyc =m*> Qpt + >AQba

LOpt la tông công suất phản kháng của phụ tải

9

>Qpt = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 = 7457(MVAn)

>AQba: Tông tôn thât công suât phản kháng trên máy biên áp

>AQba = 15%*ŠQpt = 15%*74,57= 11,1855 (MVAr)

= YQyc= YQpt+SAQba= 74,57 + 11,1855 =85,7555 (MVAr)

=> Ta thay UQye = 85,7555 < XQF= 101,556 MVAr, nên ta không phải bù công

suất phản kháng

2.2 Lựa chọn 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 điện thiết kế được chọn đồng thời

với sơ đồ cung cấp điện

- 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 đến phụ tải

-Có thể tính điện áp định mức của đường dây bằng công thức

SỐ U, = 4,34 I +16 (kv)

Trong đó : - L; Khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i(km)

- P;:Công suất truyền tải của đoạn đường dây thứ

i(MW)

- Uj: Điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i

(kv)

- Nếu lộ đơn n=1;lệ kép n=2

- Ta có bảng số liệu tính toán:

Tải 2 2 18,00 28,28 58,14 Tải 3 1 21,00 60 88,15 Tải 4 2 46,00 31,6 80,55 Tải 5 2 34 ,00 50 79,5

(58,14-88,15) nên ta chọn điện áp định mức là Uza„= 110kV

10

2.3 lựa chọn tiết diện dây dẫn

-_ Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép (AC) là loại dây dẫn

có độ dẫn điện tốt,đảm bảo 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 Ua„=110kV nên tiết diện dây dẫn

thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng

điện Jkt

jP?+e?

n.V3.Uam n.V3.Uam (kA)

Imax I Smaxi

Jae (mm) max -

Fu =

Uam là điện áp định mức (kV)

(MVA)

bình thường -J¿: được tra trong bảng 6.3 mật độ kinh tế J¿: trang

156 sách Mạng Lưới Điện -Trần Bách.Với dây AC và T„a„<5000

(h) thì J¿= 1,1 A/mm?

Theo dé bai Tmax=3000 (h) thi Ja = 1,1 A/mm?

I max

Dựa vào công thức Pi

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

2.4 Tính tốn thất điện áp

-Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt chỉ tiêu 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 sau sự cố nằm trong khoảng

sau:

AUbt max =10% + 15%

AUse max =15% + 20%

-Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thể

chấp nhận tổn thất

điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sau sự

cố nằm trong khoảng:

AUbt max =15% + 20%

AUse max =20% + 25%

11