ĐỒ ÁN MẪU CHUẨN LƯỚI ĐIỆN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.ĐỒ ÁN MẪU CHUẨN LƯỚI ĐIỆN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIĐồ án tốt nghiệp chuẩn được giáo viên hướng dẫn cụ thể. Các bạn có thể tham khảo làm khung mẫu bài chuẩn cho đồ án của mình. Chuyên ngành :chuyên ngành hệ thống điệnchuyên ngành kỹ thuật điện cơ vận hành hệ thống điện.Đồ án lưới điện đầy đủ, phần nội dung được giáo viên hướng dẫn chỉnh sửa chính xác.Đồ án lưới điện môn học và tốt nghiệp gần như nhau. Chỉ thêm phần thực tế. Đồ án đã được chỉnh đúng văn phong do ĐHBK đề ra.Phần nội dung đã được chỉnh sửa sao cho đúng nhất với thực tế.Đồ án do học sinh từ những năm đại học đầu của đại học BKHN Hình vẽ sơ đồ có hình được vẽ bằng VISIO tiện lợi cho các bạn muốn vẽ nhanh đẹp mà không biết vẽ CAD có thể chỉnh sửa ngay.Đồ án gồm bản phần nội dung và 1 bản vẽ A3. Liên hệ với cooku113 để nhận bản vẽ full (CAD )

Mục luc

Mục luc 1

Phần mở đầu 2

Chơng I: Cân Bằng Công Suất Trong Hệ Thống Điện 3

I Cân bằng công suất tiêu dùng 3

II Cân bằng công suất phản kháng 4

Chơng II: Lựa Chọn Các Phơng án Nối Dây Của Mạng Điện Và So Sánh Các Phơng án Về Mặt Kĩ Thuật 8

A Dự kiến các phơng án của mạng điện thiết kế 8

B Tính toán cụ thể cho từng phơng án 10

I Phơng án I: 10

1 Điện áp ĐM mạng điện 10

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng 11

3 Tính tổn thấp điện áp 13

II phơng án II: 14

1 Điện áp định mức của mạch điện 14

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra đk phát nóng 15

3 Tính tổn thất điện áp 15

III Phơng án III: 16

1 Sơ đồ nối dây: 16

2 Điện áp định mức của mạng điện 16

3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng 17

4 Tính tổn thất điện áp 17

IV Phơng án IV 18

1 Sơ đồ nối dây: 18

2 Điện áp định mức của mạng điện 18

3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng 18

4 Tính tổn thất điện áp 19

V Phơng án V 20

1 Sơ đồ nối dây: 20

2 Chọn điện áp định mức cho mạng 20

3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng 21

4 Tổn thất điện áp 22

VI Tổng kết các phơng án 22

Chơng III So Sánh Các Phơng án Đ Chọn Về Mặt Kinh Tếã Chọn Về Mặt Kinh Tế 23 I Tính toán cụ thể từng phơng án đã chọn 24

1 Phơng án 1 24

2 Phơng án 2 25

3 Phơng án 3 26

4 Phơng án 4 26

II Tổng kết và lựa chọn phơng án tối u 27

I Số lợng MBA 27

II chọn công suất MBA 28

III Sơ đồ nối dây các trạm và mạng điện 29

IV Sơ đồ nối dây chi tiết: 30

Chơng V tính toán các trạng thái vận hành của lới điện

31

I chế độ phụ tải cực đại 31

II chế độ phụ tải cực tiểu 35

III chế độ sự cố 37

Chơng VI Lựa chọn phơng pháp điều chỉnh điện áp 39

I phụ tải I 39

II Các phụ tải còn lại: tính toán tơng tự kết qủa cho ở bảng sau 41

Chơng VII Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện 42

I Tính vốn đầu t xây dựng mạng điện 42

II Tổng tổn thất điện năng của mạng điện 42

III Tính chi phí và giá thành tải điện 43

Phần mở đầu

Trong sự nghiệp Công Nghiệp Hoá và Hiện Đại Hoá đất nớc, điện năng

đóng vai trò chủ đạo và quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nó đợc sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân vì điện năng là nguồn năng lợng có thể dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lợng khác Chính vì vậy trớc khi xây dựng một hệ thống một khu công nghiệp hoặc một khu dân c… ng ngời ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện, nhu cầu về

điện không ngừng tăng trong giai đoạn trớc mắt và còn trong phải dự trù cho phát triển trong tơng lai gần

Đồ án môn học Mạng Lới Điện là một bớc thực dợc quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bớc đầu làm quen với những ứng dụng thực tế

Đây là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ s điện trong tơng lai có thể vận dụng nhằm đa ra đợc những phơng án tối u nhất

Trong đồ án thiết kế môn học Mạng Lới Điện em đã sử dụng các tài liệu sau:

1 Giáo trình “Mạng Lới Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm

2 Giáo trình “ Thiết Kế Các Mạng Và Hệ Thống Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm

3 Giáo trình “ Nhà Máy Điện Và Trạm Biến áp” của đồng tácgiả Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch,Lã Văn út, Phạm Văn Hoà.

Nội dung đề án gồm những phần sau:

Chơng I : Cân bằng công suất trong hệ thốngChơng II : Dự kiến các phơng án và so sánh về mặt kĩ thuậtChơng III : So sánh các phơng án về mặt kinh tế

Chơng IV : Chọn số lợng, công suất MBA và sơ đồ nối dâyChơng V : Tính chính xác trạng thái vận hành của LĐ

Chơng VI : Lựa chọn phơng thức điều chỉnh điện ápChơng VII: Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thểtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ

án của đợc hoàn thiện hơn

Trong quá trình làm đồ án em đợc sự chỉ bảo nhiết tình của thầy côtrong bộ môn đặc biệt là cô giáo Đặng Diệu Hơng đã trực tiếp hớng dẫn emtrên lớp Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô trong khoa vàcô Đặng Diệu Hơng đã hớng dẫn cho em hoàn thành đồ án này

Chơng I: Cân Bằng Công Suất Trong Hệ Thống Điện

Quá trình sản suất, truyền tải và tiêu thụ điện năng trong HTĐ

đ-ợc tiến hành đồng thời do điện năng không thể tích luỹ đđ-ợc Tại một thời điểmluôn có sự cân bằng giữa điện năng sản suất và điện năng tiêu thụ, có nghĩa làtại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất tiêu thụ và pk phát ravới công suất tiêu dùng và pk tiêu thụ Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì cácchỉ tiêu chất lợng điện năng bị giảm dẫn tới mất ổn định hoặc làm tan rã hệthống Do vậy phải kiểm tra sự cân bằng công suất trong MĐ trớc khi bắt đầu

 : Công suất tiêu dùng phát ra của nguồn

hệ thống

mđ +P td +  P dt

m : Là hệ số đồng thời ( ở đây lấy m = 1)

 P Pt : Tổng công suất tiêu dùng trong chế độphụ tải cực đại

P td ,  P dt : Tổng công suất tự dùng và côngsuất dự trữ của mạng

ở đây:  P dt = P td = 0 Vì P F coi nh lấy từ thanhcái cao áp

Vậy: P F =  P YC = 176 +8,8 = 184,8 (MW)

II Cân bằng công suất phản kháng

Cân bằng công suất tác dụng, trớc tiên cần thiết để giữ đợc tần sốbình thờng trong hệ thống, còn để giữ điện áp bình thờng cần phải có sự cânbằng công suất phản kháng Sự thiếu hụt công suất phản kháng làm cho Ugiảm Mặt khác sự thay đổi U dẫn đến thay đổi f

Sự cân bằng công suất phản kháng trong HTĐ đợc biểu diễn bằngcông thức sau:

Trong công suất phản kháng do nguồn phát ra

Q F = tg F P F (cosF = 0,85  tgF = 0,6197)Vậy Q F = 184,8 0,6197 = 114,52 (MVAR)

Sau khi tính toán ta thu đợc bảng sau:

Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6

Vậy : Q imax = 109.067

Giả sử tổng tổn thất công suất phản kháng của các đờng dâybằng công suất phản kháng do đờng dẫn của đ d sinh ra.

Ta phải tiến hành bù u tiên cho những hộ ở xa, cos thấp hơn và

bù đến cos = 0,9 Còn thừa lại ta bù cho các hộ ở gần

Bảng tính khoảng cách từ nguồn đến các tải phụ:

Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6

Phụ tải 3 : Qb3 = Q3 –P3 tg3 =14,873-28.0,484 =1,321(MVAR)

Phụ tải 5: Qb5= Q5 –P5 tg5 =18,591-30.0,484=4,071(MVAR)

Phụ tải 4: Qb4 = Qb –( Qb2 + Qb3 +Qb5)

=10,907-(1,321+ 4,342+4,071) =1,173 (MVAR)

Đối với phụ tải 4 : Qb4 =Q4 – P4 tg2

Nên tg2 =

4

4 4

=0,578

Do đó Cos2=

2 2

1

Vậy phụ tải 4 có cos=0,866

Trớc khi bù Sau khi bù

A Dự kiến các phơng án của mạng điện thiết kế

 Theo yêu cầu là mức đảm bảo cung cấp điện cho các hộ loại 1:

Mà hộ loại 1 là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu nh ngừng cung cấp

điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con ngời, gây thiệthại nhiều về kinh tế, h hỏng về thiết bị làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạncác quá trình công nghệ phức tạp ( VD: Các lò luyện kim loại, thông gió tronghầm lò và trong các nhà máy sản xuất hoá chất độc hại… ng)

- Khi CCĐ cho các phụ tải thì yêu cầu đối với mạng điện là:

+ Độ tin cậy CCĐ cho các phụ tải phải cao

+ Phải đảm bảo chất lợng điện năng

+Về kinh tế: Giá thành phải hạ, tổn thất điện năng phải nhỏ

+ An toàn đối với ngời và thiết bị

+ Linh hoạt trong vận hành và phải có khả năng phát triển trong tơnglai, phù hơp với sự phát triển của KHCN trong tơng lai

- Vì các hộ loại 1 có tính chất quan trọng nh vậy nên phải đợc CCĐliên tục không đợc mất điện Khi chọn các phơng án ta phải chọn sao cho cácphụ tải đợc cung cấp từ hai nguồn độc lập Dựa vào các vị trí địa lí và yêu cầu

ta lựa chọn 5 phơng án nối dây nh sau:

Ph ơng án 1:

N

1

2 3 4 5

5 6

Ph

¬ng ¸n 5:

N

1

2 3 4

5 6

1 Điện áp ĐM mạng điện

Việc lựa chọn điện áp cho MĐ có thể ảnh hởng rất lớn đến các chỉ tiêu

kĩ thuật và kinh tế của MĐ Nếu chọn điện áp mạng điện nhỏ thì gây tổn thất

điện nguồn lớn Do đó điện áp định mức phải đợc lựa chọn sao cho hợp lí nhất

Điện áp định mức phụ thuộc vào cstd và khoảng cách truyền tải

Điện áp định mức của hệ thống đợc tính theo công thức kinh nghiệmsau:

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng

a Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Trong những tính toán đơn giản đv mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫnthờng đợc lựa chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện JKT

Dự kiến dùng dây AC trên không, đặt trên các đỉnh tam giác đều cókhoảng cách trung bình hình học giữa các pha là: Dtb = 5m Với tg sử dụngcông suất cực đại Tmax= 5000(h) thì mật độ kinh tế của dòng điện là:

Fi : Tiết diện tính toán của đây theo mật độ kinh tế

Ij max: Dd lớn nhất chạy trên dây đợc tính theo công thức

Dựa vào giá trị của Fi ta chọ Fitc gần nhất và lớn hơn

b Kiểm tra điều kiện phát sóng

Tiết diện dây dẫn đợc lựa chọn phải đảm bảo không xuất hiện vầngquang trên các đd và thoả mãn điều kiện phát sóng:

591 , 18

30 2 2

 103 = 92,6 (A)Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

FN-1 = 921,1,6=84,18 (mm2)

Chọn tiết diện gần N-1 nhất:

FN-1TC = 95 (mm2)Tiết diện đã chọn >70mm2 vì vậy thoả mãn điều kiện không xuất hiệnvầng quan do điện áp định mức của mạng điện là 110KV

Dòng điện lớn nhất cho phép trên đờng dây là: ICP=330(A)

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đd, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại

Vậy các đoạn đờng dây đã chọn đều thoả mãn điều kiện vầng quang và

điều kiện phải nóng

Với mạng điện có điện áp danh định mức là 110KV có thể bỏ qua tpngang của điện áp giáng, tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i đợc tính nh sau:

UI% =

dm

i i i

i U

X Q R

P

2

.100Trong đó:

P i : Tổng cs truyền trên đơng dây thứ i

Q i : Tổng cspk truyền trên đờng dây thứ i

Ri : Điện trở t/đ của đoạn dây thứ i

Xi : Điện dẫn pk của đoạn dây iYêu cầu về tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp lúc bình thờng

X Q R

100

725 , 10 591 , 18 25 , 8

UMAXSC% = 12,94

II phơng án II:

Chọn điện áp định mức của mạng điện là 110KV

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra đk phát nóng

BO.10-4(S) 2,65 3,95 1,86 3,0 2,89 1,67Tiết diện các đoạn dây dẫn đã chọn đều thoả mãn

Q(MVAR) 18,591 19,83 14,873 17,352 38,421 18,591

70 <U®m <160Chän U®m =110KV

3 Lùa chän tiÕt diÖn d©y dÉn vµ kiÓm tra ®iÒu kiÖn ph¸t nãng

5 6

2 Điện áp định mức của mạng điện

S

i i

U n

Q P

3

2 2



.103 (A)

ISci = 2.IMAXi

Tính toán tơng tự các phơng phát trên ta có kết quả ở bảng sau:

X= X0.l/2 ()R=R0.l/2 ()

i U

X Q R

N

1

2 3 4

5 6

2 Chọn điện áp định mức cho mạng

Các đoạn N-1, N-2, N-3, N-6 Tính tơng tự nh đáp án, riêng với đoạnmạch vòng, trớc khi tính toán phải xác định đợc dòng cs chạy trên các đoạn đ-ờng dây

Ta có:

Công suất truyền tải trên đoạn N-4

SN4 =

5 45 4

5 5 5 45

N N

N N

L L L

L S L

L S

24 , 63 ).

591 , 18 30 ( ) 24 , 63 43 , 42 )(

352 , 7 24 (

SN5=

5 45 4

4 4 4 45

N N

N N

L L L

L S L

L S

31 , 58 ).

352 , 17 24 ( ) 31 , 58 43 , 42 )(

591 , 18 30

SN5= 26,96+j17,59 (MW)

S45=S4-S5 =(27,04 – 26,96) + j(18,35-17,59)

S45=0,08+j 0,76Vậy 5 là điểm phân chia cs trong mạng lớn

Từ kết quả tính đợc diện áp đoạn mạch của mạng nh sau:

3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng

Tính toán tơng tự nh các phơng án trớc ta có bảng kết quả sau:

Tổn thất điện áp trên các đoạn mach hình tia tính tơng tự nh phơng án 1

riêng đoạn mạch vòng tổn thất đợc tính theo công thc sau:

Tổn thất điện áp lớn nhất là:

ULN%= 2

4 4

5 5

2



= 4,7(%)

Đối với đoạn mạch vòng, sự cố nguy hiểm nhất khi đứt dây là khi đứt

dây N-4 Khi đó tổn thất điện áp đợc tính theo công thức

110 .100

) (

án về mặt kinh tế cần phải giả thiết rằng các phơng án có cùng số lợng MBA,mắt cắt, dao cách li Khi đó hàm chi phí tính toán hàng năm của mỗi phơng án

Kđd: là vốn đầu t đờng dây của mạng điện

 = 2

2 2

dm

i i U

Đối với đờng dây lộ kép (2 mạch), vốn đầu t tăng 1,6 lần so với vốn đầu

t cho đờng dây một mạch

Kđd = KN1 + KN2 + KN3 + KN4 + KN5 + KN6

 Kđd = ( 22,64 + 32,56 + 26,83 + 19,41 + 28,64 + 23,09 ).109 (đồng)Tổn thất công suất tác dụng trong mạng

PN1 = 3

1 2

2 1

10 25 , 8 110

591 , 18

30 

= 849,29 (KW)

PN2 = 3

2 2

2 2

10 89 , 11 110

83 , 19

32 

= 1392,63 (KW)

PN3 = 3

3 2

2 3

2 3

10

N dm

N N

R U

10 53 , 18 110

873 , 14

28 

= 1690,73 (KW)

PN4 = 3

4 2

2 4

10 41 , 13 110

352 , 17

24 

= 972,05(KW)

PN5 = 3

5 2

2 5

10 43 , 10 110

591 , 18

PN6 = 3

6 2

2 6

10 41 , 8 110

83 , 19

Tæn thÊt ®iÖn n¨ng hµng n¨m:

A

 = P i= 6,27.103.3411=21,386.106(Kwh)Chi phÝ tÝnh to¸n hµng n¨m:

Z=(0,04+0,125).150,84.109+21,386.106.500Z=24,88.109+10,693.109=35,573(tû)

3 Ph¬ng ¸n 3

TÝnh nh ph¬ng ¸n 1 ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau:

Tổn thất điện năng hàng năm:

A

 = P i= 7,348.103.3411=25,064.106(Kwh)Chi phí tính toán hàng năm:

Z=(0,04+0,125).151,827.109+25,064.106.500Z=37,58(tỷ)

Tổn thất điện năng hàng năm:

A

 = P i= 7,57.103.3411=25,821.106(Kwh)Chi phí tính toán hàng năm:

Z=(0,04+0,125).152,257.109+25,821.106.500Z=38,03(tỷ)

II Tổng kết và lựa chọn phơng án tối u

Từ 4 phơng án đạt các yêu cầu kĩ thuật cơ bản đã chọn để so sánh vềmặt kinh tế ta có bảng so sánh các phơng án nh sau:

I Số lợng MBA.

Vì yêu cầu của điện áp là CCĐ cho họ loại 1 nên phải đảm bảo CCĐ liên tục Muốn vậy phải có 2 MBA làm việc song song để cấp điện cho mỗi phụ tải

Nh vậy tại mỗi trạm biến áp phía đầu phụ tải đèu phải đặt 2 MBA, mỗi máy nối vào một phân đoạn thanh góp riêng và giữa các phân đoạn này phải

đặt thiết bị tự động đóng cắt khi cần thiết

II chọn công suất MBA.

Khi chọn công suất của MBA cần xét đến khả năng quá tải của MBA còn lại ở chế độ sau sự cố Xuất phát từ điều kiện quá tải cho phép bằng 40% trong tg phụ tải cực đại

Công suất của MBA trong trạm có n MBA đợc xđ bằng công thức:

SB>= Smax/k(n-1)

SB: công suất MBA đợc chọn

Smax: công suất cực đại của phụ tải Smax= 2

max 2

2 max 2

max Q

P 

Tính toán cụ thể cho từng trạm

*Phụ tải I: Pmax=30MW

Qmax=18,591MVAR

SB1>=

4 , 1

591 , 18

Qmax=19,83MVAR

SB2>=

4 , 1

83 , 19

873 , 14

352 , 17

591 , 18

83 , 19

thống và cho các phụ tải ta chọn sơ đồ nối điện sd hệ thống 2 thanh góc có máy cắt liên lạc:

+ Nếu L= 70 thì khả năng xẩy ra SC phía đơng dây tơng đối nhiều, do

đó để cách li sự cố ngời ta đặt máy cắt phía đờng dây

+ Nếu L<70 km thì ngời ta thờng đặt máy cắt phía máy biến áp

a) L >70 Km b) L < 70 Km

IV Sơ đồ nối dây chi tiết:

S B4

S 04

B1\2-jQ cc

B 1\2

jQ cd

Zd 4 S'' 4 S B4 Z B4

S' 4 N4

S B5

S 05

B1\2-jQ cc

B 1\2

jQ cd

Zd 5 S'' 5 S B5 Z B5

S' 5 N5

S B6

S 06

B1\2-jQ cc

B 1\2

jQ cd

Zd 6 S'' 6 S B6 Z B6

S' 6 N6

S

1

S' Zd 1 S'' 1 S B1 Z B1 cd

S B2

S 02

B1\2-jQ cc

B 1\2

jQcd

Zd 2 S'' 2 S B2 Z B2

S' 2 N2

S B3

S 03

B1\2-jQcc

B 1\2

jQ cd

Zd 3 S'' 3 S B3 Z B3

S' 3 N3

điện áp tại từng nút của phụ tải từ đó xem xét cách giải quyết cho phù hợp nhằm đảm bảo chất lợng điện năng cho các phụ tải đồng thời kiểm tra chính xác sự cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện, nếu thiếu hụt cần tiến hành bù cỡng bức

I chế độ phụ tải cực đại

ở chế độ này phải vận hành cả hai MBA trong trạm Điện áp định mức trenthanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110% điện áp địnhmức của mạng điện

Soi=2(P0  jQ0) = 2(0,035+j0,24)=0,07+j0,48 (MVA)Tæn thÊt cs trong c¸c cd cña MBA

Sb1= 2

2 1

dm U

S

.Zb1= 2 2 2

110

591 , 18

Sb1=0,0935+j2,175(MVA)C«ng suÊt tríc tæng trë cña MBA

Sb1=S1+Sb1=30+j18,591+0,0935+j2,175

= 30,0935+j20,766(MVA)C«ng suÊt trªn thanh c¸i cao ¸p cña tr¹m