ĐỒ ÁN MẪU LƯỚI ĐIỆN ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC.ĐỒ ÁN MẪU LƯỚI ĐIỆN ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCĐồ án tốt nghiệp chuẩn được giáo viên hướng dẫn cụ thể , chuyên ngành hệ thống điện , đại học điện lực. Các bạn có thể tham khảo làm khung mẫu bài chuẩn cho đồ án của mình. Đồ án lưới điện đầy đủ, phần nội dung được giáo viên hướng dẫn chỉnh sửa chính xác.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 lưới điện môn học và tốt nghiệp gần như nhau. Chỉ thêm phần thực tế. Đồ án đã được chỉnh đúng văn phong do ĐHĐL 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 điện lực Đồ án gồm bản phần nội dung và 1 bản vẽ A3. Liên hệ với cooku113 để nhận bản vẽ full (CAD )

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống nănglượng quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sảnxuất kinh tế, đời sống sinh hoạt, nghiên cứu khoa học…

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đạihóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng nhưchất lượng Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kếhoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thànhđiện năng.Mặt khác, để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xâydựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vậnhành 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 chomạng điện khu vực Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổngquan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủyếu để xây dựng hệ thống điện như xác định hướng và các thông số của cácđường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc tổchức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồn nguyên vật liệu đểphát triển năng lượng …

Em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Trung, cùng toànthể các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng emhoàn thành bản đồ án

Hà Nội, ngày 01 tháng 6 năm 2010.

SINH VIÊN Nguyễn Đức Nhân

Trang 2

CHƯƠNG I

PHÂN TÍCH SỐ LIỆU PHỤ TẢI

I Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải

1 Nguồn điện

 Nguồn điện cung cấp cho mạng điện khu vực là một nguồn có công suất vô cùng lớn Mọi sự thay đổi và biến động của phụ tải thì khônglàm thay đổi điện áp trên thanh góp của nguồn

3 Sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và phụ tải

Các nguồn điện và phụ tải điện được bố trí theo sơ đồ mặt bằng như sau:

1

4 5

I 2 I

3

I

N III

I

6

Trang 3

 Các phụ tải 1,2,3,5,6có mức độ đảm bảo cung cấp điện cao nhất (loại I),

 nên sẽ được cung cấp bởi đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện được liên tục Phụ tải 4 có mức độ đảm bảo cung cấp

điện loại III nên sẽ được cung cấp bằng đường dây một mạch

 Có 4 phụ tải 1,2,4,5 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Có độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp có yêu cầu ĐCĐA khác thường Có 2 phụ tải 3,6 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường Có độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp có yêu cầu ĐCĐA thường

+ Trong chế độ phụ tải lớn nhất: dU% = 5%

+ Trong chế độ phụ tải nhỏ nhất: dU% = 0%

+ Trong chế độ sau sự cố: dU% = 0-5%

Trang 4

CHƯƠNG II

DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

I Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện

o Theo yêu cầu thiết kế, ta phải đảm bảo cung cấp điện cho các hộtiêu thụ điện loại I , đây là loại phụ tải quan trọng nhất Đối vớiloại phụ tải này nếu ngừng cung cấp điện có thể gây nguy hiểmđến tính mạng con người , làm hư hỏng thiết bị và để phục hồi lạitrạng thái làm việc bình thường thì bắt buộc xí nghiệp phải ngừngsản xuất trong thời gian dài, vv Vì mức độ quan trọng của các

hộ phụ tải này nên các đường dây của mạng điện phải được bố tríhợp lí sao cho khi gặp sự cố hỏng ở bộ phận nào đó thì đườngdây vẫn phải đảm bảo cung cấp điện được liên tục, phải luôn đảmbảo sự cung cấp điện được liên tục cho các hộ phụ tải

 Việc lựa chọn các phương án nối dây của mạng điện phải đảm bảo cácyêu cầu chính sau:

 Cung cấp điện liên tục

 Đảm bảo chất lượng điện năng

 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện

 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển trong tươnglai

 Đảm bảo an toàn cho người và cho thiết bị

Trang 5

Dựa theo mặt bằng thiết kế và yêu cầu của các phụ tải, ta đưa ra 5 phương ánng án

n i dây sau:ối dây sau:

29,8+j18,4

34+j21 25,5+j15,8

29,8+j18,4

34+j21 25,5+j15,8

2 2 ,4 km

Trang 6

29,8+j18,4

34+j21 25,5+j15,8

II So sánh các phương án về mặt kĩ thuật

a Để so sánh các phương án về mặt kĩ thuật, ta phải xét tới các nội dung sau:

b - Chọn lựa cấp điện áp định mức của hệ thống

c - Chọn lựa tiết diện dây dẫn

d Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố

1 Chọn lựa cấp điện áp của hệ thống:

 Vấn đề lựa chọn cấp điện áp cho hệ thống ảnh hửog trực tiếp đến cả về mặt kĩ thuật cũng như về mặt kinh tế Nếu như chọn U cao thì tổn thất trên lưới giảm nhưng chi phí cao Còn nếu chọn U thấp thì chi phí giảm nhưng tôn thất trên lưới lại cao Vì vậy ta phải lựa chọn U sao cho hợp lý

o Ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau:

o U i  4 34 L i  16 P i , kV

 Trong đó:

 Pi là công suất truyền tải trên đường dây thứ i, MW

 Li là chiều dài đường đây thứ i, km

o Nếu U = 70160 (kV) thì ta sẽ chọn cấp điện áp của hệ thống là

Udm=110kV

Trang 7

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây:

 Mạng điện mà ta đang xét là mạng điện khu vực, do đó người ta thườnglựa chọn tiết diên dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện.Ta dự kiến

S

3

o n là số mạch của đường dây, n = 1,2

 Khi xác định được tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây, ta tiến hành so sánh với tiết diện tiêu chuẩn để chọn ra tiêu chuẩn gần nhất

U

X Q R

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

 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:

Trang 8

4 Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang và điều kiện phát nóng của dây dẫn:

o Icp là dòng điện cho phép lâu dài chạy qua dây dẫn

o Khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc, ta lấy Khc=0.8

Trang 9

34+j21 25,5+j15,8

6 3 ,2 km

Hình 2.1 Sơ đồ mạng điện của phương án 1

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn:

 Xét đoạn N-1:

 SN-1= S1= 21 , 2 2  13 , 2 2  24 , 97 MVA

 IN-1= 10 65 , 58

110 3 2

97 , 24

3

3 1

S

A FN-1= 1 65,58

59,6 1,1

N kt

Trang 10

3 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

 Từ bảng tổng kết trên ta suy ra tiết diện dây dẫn các đường dây

đã thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép khi 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 tinh các thông số tập trung R, X, B/2 trong sơ đồ thay thế hình  của các đường dây theo các công thức sau:

Đường

dây

Số mạch

X Ω

Trang 11

UbtN-1% = 100 % 4 , 02 %

110

588 , 13 2 , 13 536 , 14 2 , 21

 Đứt một mạch trên đường dây kép:

 Đoạn N-1: UscN-1% = 2UbtN-1% = 24,02% = 8,04%

 Tính tương tự đối với các đoạn còn lại

Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng sau:

o Umax sc% = UscN-1% = 8,04% <20%

Kết luận: Phương án 1 thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật.

IV Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án 2

Trang 12

34+j21 25,5+j15,8

6 2 ,5km

Hinh 2.2.Sơ đồ mạng điện của phương án 2

Trang 13

97 , 24

3

3 1

S

A

 FN-1= 59 , 6

1 , 1

58 , 65

8 , 74

3

3 6

S

A

 FN-6= 178 , 8

1 , 1

7 , 196

35

3

S

A

 F2-3= 83 , 4

1 , 1

8 , 91

5 6

3 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

Trang 14

tăng lên hai lần so với dòng điện của mạch điện khi chưa xảy ra

Đường

dây

Số mạch

X Ω

Trang 15

UbtN-1% = 100 % 4 , 02 %

110

588 , 13 2 , 13 536 , 14 2 , 21

 Đoạn N-1: UscN-1% = 2UbtN-1% = 24,02% = 8,04%

o Umax sc% = Usc6-5% + UscN-6% = 4,48% +3,8% = 8,28%<10%

V Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án 3

1 Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện

 Tính dòng công suất chạy trên các đoạn dây mạch kín N-2-3-N

 Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất

 Dòng công suất chạy trên đoạn N-3bằng:

N N

N

L L

L S L

S S

5 6 6 5

8 6 6 6

5 5 5

Trang 17

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

 Dòng điện chạy trên đoạn N-5:

o IN-5= 10 152 , 7

110 3 1

3 , 15 8 , 27

3

3 2 2

S

A

o FN-5= 138 , 8

1 , 1

7 , 152

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

lộ kép của đường dây hai mạch và mạch vòng

 Khi đứt 1 đường dây trong lộ kép của đường dây hai mạch dòng điện sự

cố sẽ tăng lên hai lần so với dòng điện của mạch điện khi chưa xảy ra

sự cố

Trang 18

45 , 39 75 ,

 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 tinh các thông số tập trung R, X, B/2 trong sơ đồ thay thế hình  của các đường dây theo các công thức sau:

Trang 19

Bảng 2.12

Đường

dây

Số mạch

X Ω

 Đứt một đường dây trên mạch vòng:

 Khi đứt đoạn N-5, tổn thất trên đoạn N-3:

o UscN-5% = 100 % 12 , 4 %

110

75 , 20 45 , 39 71 , 10 75 , 63





Trang 20

Đứt một mạch trên đường dây kép:

 Đoạn N-1: UscN-1% = 2UbtN-1% = 24,02% = 8,04%

 Tính tương tự đối với các đoạn còn lại

Umax sc% = UscN-5% +Ubt5-6% = 12,4% + 4,3% = 16,7% < 20%

VI Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án 4

 Xét đoạn N-3:

 SN-3= S3 + S1 = (23,8+ j14,7) + (21,3 + j13,2) = 46,2+ j27,8MVA

Trang 21

34+j21 25,5+j15,8

2 2 ,4 k m

2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Trang 22

54

3

3 3

S

A

128,6 1,1

N kt

25

3

3 



dm

U n

S

A F3-1= 59 , 6

1 , 1

58 , 65

1 3

Trang 23

6-5 2 183,6 330

X Ω

491 , 4 88 , 27 352 , 2 15 , 46

 Đoạn N-1: UscN-1% = 2UbtN-1% = 24,02% = 8,04%

Bảng 2.17

Trang 24

o Kết luận: Phương án 4 thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật.

VII Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án 5

1 Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện

 SN-3= S5 + S3 = (29,8 + j18,4) + (23,8 + j14,7) = 53,2+ j33,1MVA

Trang 25

29,8+j18,4

34+j21 25,5+j15,8

Hình 2.5Sơ đồ mạng điện của phương án 5:

6 , 62

3

3 3

S

A

 FN-3= 149 , 3

1 , 1

3 , 164

35

3

3 3

S

A

 F2-3= 83 , 5

1 , 1

9 , 91

3 5

mm2

Trang 26

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

Trang 27

Bảng 2.21

Đường

dây

Số mạch

X Ω

26 , 8 1 , 33 326 , 4 2 , 53

 Đoạn N-3 UscN-3% = 2UbtN-3% = 24,16 = 8,32%

Trang 28

 Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng:

Umax SC% = Usc5-3% + UscN-3% = 4,48% +8,32% = 12,8%<20%

Kết luận: Phương án 5 khong thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật.

Để thuận tiện khi so sánh các phương án về kỹ thuật, các giá trị tổn thất điện

áp cực đại của các phương án được tổng hợp ở bảng sau:

 Qua bảng tổng kết ta thấy phương án I và phương án II có tổn thất điện

áp lớn nhất lúc bình thường nhỏ hơn tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường của các phương án khác

 Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố của phương án I và II cũng nhỏ hơn tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố của phương án còn lại

 Tuy nhiên mạng điện luôn luôn được đặt trong tình trạng làm việc bình thường với phần lớn thời gian Còn ở chế độ sự cố thì xác suất xảy ra rất ít và sẽ khắc phục trong thời gian ngắn Do đó ta chọn 2 phương án I

và II để tiến hành so sánh kinh tế chọn phương án tối ưu

Trên thực tế việc quyết định chọn bất kỳ một phương án thiết kế nào của hệ thống điện đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là chi phí tính toán hàng năm phải bé nhất

Trong các phương án đã chọn đều thỏa mãn các chỉ tiêu về kỹ thuật ta phải so sánh các phương án về mặt kinh tế để chọn một phương án tối ưu

Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do

đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp Và coi các phương án đều có số lượng các máy biến áp, dao cách ly, máy cắt và các thiết

bị khác trong trạm biến áp là như nhau

Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là chi phí tính toánhàng năm bé nhất, được xác định theo công thức:

Z = (avh + atc) K + Ac

Trong đó: Z: là hàm chi phí phí tổn hàng năm (đồng)

avh: hệ số vận hành hay hệ số khấu hao tu sửa thường kì và phục

vụ các đường dây của mạng điện Lấy avh = 0.04

Trang 29

atc: hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ

Kđ = K0ili = Ki

K0i: chi phí cho 1 km đường dây nhánh thư i, tiết diện Fi Với lộkép (2 mạch) thì lấy K0i = 1.6 lần chi phí cho lộ đơn có cùng tiết diện,đồng/km

li: chiều dài chuyên tải nhánh thứ i, km

A: tổn thất điện năng của phương án đang xét, kWh

A = Pi max

Pi max: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cựcđại, kW

i dm

i i dm

i i

U

S R U

Q P

2 2

max 2 max 2

  = (0,124 + 400010-4)28760 = 2405 hc: giá 1 kWh điện năng tổn thất, c = 700 đồng/1kWh

Dự kiến các phương án dùng đường dây trên không (2 mạch đối vớiphụ tải loại I và 1 mạch đối với phụ tải loại III) được đặt trên cùng cột bê tôngcốt thép

Bảng tổng hợp giá đầu tư cho đường dây trên không điện áp 110kV đốivới cột bê tống cốt thép như sau:

Trang 30

1 Tính tổng vốn đầu tư về đường dây K đ

Tổng vốn đầu tư đường dây: Kđ (106 đồng) 146703,520

2 Tính tổn thất điện năng hàng năm trên đường dây

Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể tính như sau:

i dm

i i dm

i i

U

S R U

Q P