Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng
của một quốc gia. Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dành
chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hóa…), dễ truyền tải và phân phối.
Chính vì vậy điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của
con người. 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 nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện
quan trọng để phát triển các đô thị và dân cư.. Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển
kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn
nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát
triển trong tương lai 5,10 năm hoặc có khi còn lâu hơn nữa. Thêm vào đó 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 cầu 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.
Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế 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 được đưa ra đã đáp ứng được
những yêu cầu cơ bản của một mạng lưới cung cấp điện như: độ tin cậy cung cấp điện,
chất lượng điện năng, tính kinh tế và an toàn…
Dù đã cố gắng nhưng đồ án 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 hoàn thiện được nội
dung thiết kế đồ án, hoàn thiện và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như rèn luyện
bản thân về tác phong làm việc, tinh thần và trách nhiệm.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của ThầyLã Minh Khánh đã giúp đỡ em
hoàn thành đồ án môn học này.
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 1
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………….1
CHƯƠNG 1……………………………………………………………………………………5
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI………………………………………………………….5
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN…………………………………….5
1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI..............................................................................5
1.1.1
Nguồn điện............................................................................................................5
1.1.2
Phụ tải điện...........................................................................................................5
1.2 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG........................................................................5
1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG...................................................................6
1.4 CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT CƠ BẢN.............................................................................8
1.4.1
Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải...............................................................8
1.4.2
Bảng thông số của các phụ tải điện.......................................................................9
1.4.3
Các lựa chọn kỹ thuật ban đầu..............................................................................9
CHƯƠNG 2…………………………………………………………………………………..10
LẬP PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN…………………..10
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................10
2.2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC TIÊU CHUẨN TÍNH
TOÁN KỸ THUẬT..............................................................................................................10
2.2.1
Các phương án nối dây.......................................................................................10
2.2.2
Tiêu chuẩn kỹ thuật của phương án....................................................................13
2.2.3
Phân bố công suất trong mạng điện....................................................................13
2.2.4
Chọn điện áp định mức của mạng điện...............................................................14
2.2.5
Chọn tiết diện dây dẫn........................................................................................14
2.2.6
Xác định các thông số của đường dây................................................................15
2.2.7
Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án..............................................15
2.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 1..................................................................16
2.3.1
Chọn điện áp định mức của mạng điện...............................................................16
2.3.2
Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây................................17
2.3.3
Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án..............................................18
2.4 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 2..................................................................19
2.4.1
Chọn điện áp định mức của mạng điện...............................................................19
2.4.2
Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây................................19
2.4.3
Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án..............................................21
2.5 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 3..................................................................22
2.5.1
chọn điện áp định mức của mạng điện................................................................22
2.5.2
Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây................................22
2.5.3
Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án..............................................24
2.6 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 4..................................................................25
2.6.1
Chọn điện áp định mức của mạng điện...............................................................25
2.6.2
Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây................................25
2.6.3
Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án..............................................27
2.7 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 5..................................................................27
2.7.1
Phân bố công suất trong mạng điện....................................................................28
2.7.2
Chọn điện áp định mức của mạng điện...............................................................29
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 2
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
2.7.3
Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây................................30
2.7.4
Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án..............................................31
CHƯƠNG 3…………………………………………………………………………………..33
SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN…………………………………………………...33
3.1 PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH KINH TẾ..........................................................................33
3.2 TÍNH TOÁN VỀ KINH TẾ CHO CÁC PHƯƠNG ÁN................................................34
3.2.1
Phương án 1........................................................................................................34
3.2.2
Phương án 2........................................................................................................34
3.2.3
Phương án 3........................................................................................................35
3.2.4
Phương án 4........................................................................................................35
3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ NHẤT................................................................36
CHƯƠNG 4…………………………………………………………………………………..37
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN……………………………………………..37
4.1 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM
HẠ ÁP...................................................................................................................................37
4.1.1
Phụ tải I..............................................................................................................38
4.1.2
Phụ tải II..............................................................................................................38
4.1.3
Phụ tải III............................................................................................................38
4.1.4
Phụ tải IV............................................................................................................38
4.1.5
Phụ tải V.............................................................................................................38
4.1.6
Phụ tải VI............................................................................................................39
4.1.7
Thông số các máy biến áp...................................................................................39
4.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY TRẠM HẠ ÁP.....................................................................39
4.2.1
Trạm nguồn........................................................................................................39
4.2.2
Trạm trung gian..................................................................................................40
4.2.3
Trạm cuối............................................................................................................40
4.2.4
Sơ đồ nối dây chi tiết lưới điện...........................................................................42
CHƯƠNG 5…………………………………………………………………………………..43
TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC
LẬP CỦA MẠNG ĐIỆN……………………………………………………………………..43
5.1
TÍNH TOÁN CHI TIẾT SỰ PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN....43
5.1.1
Chế độ phụ tải cực đại........................................................................................43
5.1.2
Chế độ phụ tải cực tiểu.......................................................................................50
5.1.3
Chế độ sự cố........................................................................................................58
5.2
TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC ĐIỂM NUT CỦA MẠNG ĐIỆN......................65
5.2.1
Chế đô ̣ phụ tải cực đại.......................................................................................65
5.2.2
Chế đô ̣ phụ tải cực tiểu......................................................................................67
5.2.3
Chế đô ̣ sau sự cố.................................................................................................68
CHƯƠNG 6…………………………………………………………………………………..71
ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN………………………………………71
6.1
YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIÊN ÁP THƯỜNG......................................................71
6.2
YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP KHÁC THƯỜNG..........................................73
CHƯƠNG 7…………………………………………………………………………………..79
CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN……………………………….79
7.1
7.2
VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN...........................................................79
TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN...........................79
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 3
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
7.3
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN.................................................79
7.4
TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH...................................................................................80
7.4.1
Chi phí vận hành hàng năm................................................................................80
7.4.2
Chi phí tính toán hàng năm.................................................................................81
7.4.3
Giá thành truyền tải điện năng............................................................................81
7.4.4
Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại....................81
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 4
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1.1 Nguồn điện
Với giả thiết khi thiết kế mạng điện là có một nguồn cung cấp điện như sau:
Nguồn điện tính từ thanh góp cao áp của Nhà Máy Điện, trạm trung gian địa
phương.
Nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho phụ tải.
Hệ số công suất trên thanh góp (có giới hạn công suất phản kháng)
cosnd 0,85 .
1.1.2 Phụ tải điện
Với giả thiết về phụ tải điện như sau:
Công suất của phụ tải cỡ 30MW (khả năng tải của đường dây 110kV).
Hệ số công suất của phụ tải là 0,9.
Độ tin cậy cung cấp điện là có 5 hộ loại I và 1 hộ loại III.
Thời gian sử dụng công suất cực đại là Tmax 5000h .
Hệ số đồng thời m=1.
Điện áp danh định của lưới thứ cấp là 10kV.
1.2CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu
thụ, điều đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân bằng giữa công suất
tác dụng và công suất phản kháng ra với công suất tác dụng và công suất phản kháng
tiêu thụ. Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện bị giảm, dẫn
đến giảm chất lượng của các sản phẩm hoặc có thể mất ổn định hoặc làm tan rã hệ
thống.
Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan tới tần số của dòng điện xoay chiều.
Tần số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống bị
phá vỡ. Giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến giảm tần số và ngược lại. Vì vậy tại
mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy điện trong hệ
thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất
công suất trong hệ thống.
Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của
hệ thống. phương trình cân bằng công suất tác dụng có dạng tổng quát sau:
P = P
nd
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
yc
Page 5
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Trong đó:
P
: Công suất tác dụng phát ra của nguồn.
P
: Công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải.
nd
yc
mà:
P
yc
=m Ppt + Pmd + Ptd + Pdt
.
với:
m : Hệ số đồng thời, ở đây m=1.
P
: Tổng công suất tác dụng trong chế độ cực đại.
P
= P1+ P2 +P3 +P4 +P5 +P6=30+25+32+27+34+29=177 MW.
pt
pt
P
md
: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong trạm biến áp,
được lấy bằng 5%
ΔP
md =
P
td
P
pt
5
177=8,85
100
MW.
: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, ở đây
P
td
=0.
(do chỉ xét từ thanh góp cao áp của nhà máy điện hay trạm biến áp địa phương).
P
dt
: Tổng công suất dự trữ của mạng điện (ở đây ta coi hệ thống có công
suất vô cùng lớn nên
P
dt
=0).
Vậy:
P = P
nd
yc
=177+8,85=185,85 MW.
Do giả thiết nguồn cung cấp đủ công suất tác dụng nên ta không cân bằng chúng.
1.3CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Để đảm bảo chất lượng điện áp cần thiết ở các hộ tiêu thụ trong hệ thống điện và
trong các khu vực riêng biệt của nó, cần có đầy đủ công suất của các nguồn công suất
phản kháng. Vì vậy trong giai đoạn đầu của thiết kế phát triển hệ thống điện hay các
mạng điện của các vùng riêng biệt cần phải tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản
kháng của lưới điện.
Cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế được tiếng hành chung
đối với cả hệ thống.
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 6
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Cân bằng công suất phản kháng được tiến hành đối với chế độ cực đại của hệ thống
điện và phương trình cân bằng trong trường hợp này có dạng:
Q = Q
nd
yc
(có thể có thêm bù công suất phản kháng).
6
Q nd Q bù m. Q pti Q mba Q L QC
i 1
Trong đó:
Q nd : tổng công suất phản kháng của các máy phát trong các nhà máy điện.
Q bù : công suất của các thiết bị bù.
Q pti
: công suất phản kháng của các phụ tải.
Q mba : tổn thất công suất phản kháng của các máy biến áp.
QC : công suất phản kháng sinh ra bởi dung kháng đường dây.
Q L : tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây.
(với giả thiết Q td 0, Qdt 0 ).
Kiểm tra biểu thức trên ta có:
Q
nd
=tgnd Pnd
Q
nd
=0,6197.185,85=115,171 MVAr.
Q
yc
(Víi cosnd =0,85 tgnd =0,6197 ).
: Tổng công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải.
Mà:
Q
6
yc
m. Q pti Q mba Q L QC
i 1
.
Với
m: là hệ số đồng thời m=1.
6
Q
pti
i 1
: Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại.
6
Q
i 1
pti
= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 7
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Mà:
Qi=Pi.tg i ( cos i=0,9 tg i=0,484) do đó ta có bảng sau:
Phụ tải 1
Phụ tải 2
Phụ tải 3
Phụ tải 4
Phụ tải 5
Phụ tải 6
Pi(MW)
30
25
32
27
34
29
Qi(MWr
)
14,52
12,1
15,488
13,068
16,456
14,036
Bảng 1.1
Do đó:
Q
pt
=85,67 MVAr.
Q
Q
bằng 15%
BA
ΔQ
pt
BA
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được tính
,ta có:
=
15
.85,67=12,85
100
MVAr
ΔQ , ΔQ
: Tổng gồm: tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và
công suất phản kháng do dung dẫn do đường dây sinh ra. Giả sử đường dây truyền tải
công suất tự nhiên và đường dây không tổn thất (R=0,G=0). Vậy Q L QC .
L
ΔQ
C
ΔQdt
td
: Tổng công suất tự dùng và dự trữ của nhà máy, trong
trường hợp này chúng bằng 0.
Q
Ta thấy
Q
yc
=85,67+12,85=98,52 MVAr
yc
<
Q nd
nên chúng ta không phải tiến hành bù sơ bộ.
1.4 CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT CƠ BẢN
1.4.1 Khoảng cách từ nhà máy tới các phụ tải
Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có khoảng cách từ nhà máy đến phụ tải là:
Đoạn
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
l(km)
50,99
86,02
53,85
80
44,72
63,25
Bảng 1.2
1.4.2 Bảng thông số của các phụ tải điện
Như vậy ta có bảng các thông số của các phụ tải thiết như sau:
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 8
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Phụ tải
Ln-i(km)
Pi(MW)
Qi(MVAr)
1
50,99
30
14,52
2
86,02
25
12,1
3
53,85
32
15,448
4
80
27
13,068
5
44,72
34
16,456
6
63,25
29
14,036
Bảng 1.3
1.4.3 Các lựa chọn kỹ thuật ban đầu
- Truyền tải điện xoay chiều AC.
- Dùng đường dây trên không dây dẫn trần.
- Dùng dây nhôm lõi thép AC.
- Dùng cột bê tông cốt thép với hệ số vận hành đường dây a vhd 0, 04
Ký hiệu dây dẫn
AC-70
AC-95
AC-120
AC-150
AC-185
AC-240
Cột bê tông ly tâm
300
308
320
336
352
402
Cột thép
380
385
392
403
416
436
Bảng 1.4
6
Giá thành đường dây trên không một mạch điện áp 110kV ( 10 đ/km).
Ghi chú: Giá thành đường dây hai mạch bằng 1,6 lần giá thành đường dây một
mạch.
- Giá thành trạm biến áp truyền tải có một máy biến áp điện áp 110/10 kV với hệ số
vận hành các thiết bị trong trạm biến áp a vh =0,10.
Công suất định mức, MVA
16
25
32
9
Giá thành, 10 đ/trạm
15,000
22,000
29,000
Bảng 1.5
Ghi chú: Giá thành trạm hai máy biến áp bằng 1,8 lần giá thành trạm có một máy
biến áp.
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 9
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
CHƯƠNG 2
LẬP PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC
PHƯƠNG ÁN
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thiết kế lưới điện là một bài toán nhỏ của bài toán quy hoạch lưới điện. Các chỉ
tiêu về kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy
các sơ đồ mạng điện cần được chọn sao cho có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy
cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ,
thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận
các phụ tải mới.
Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện, người ta sử
dụng phương pháp nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải, cần tiến hành
dự kiến một số phương án tốt nhất sẽ được chọn trên cơ sở so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật của các phương án. Mạng điện cần có độ tin cậy cao, tính kinh tế và linh hoạt cần
thiết. Phương án tối ưu là phương án đại tiêu chuẩn kỹ thuật và có chi phí kinh tế nhỏ
nhất.
2.2 DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC TIÊU
CHUẨN TÍNH TOÁN KỸ THUẬT
Ta có theo yêu cầu cung cấp điện cho 5 hộ loại I và 1 hộ loại III, mà hộ loại một
là những hộ là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có
thểgây nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế,
hư hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn quá trình công nghệ phức tạp.
Do đó các phương án cung cấp cho các hộ loại I phải được cấp từ hai nguồn.Việc lựa
chọn các phương án đi dây của mạng điện cần đảm bảo các yêu 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 tương lai.
Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Đi từ phụ tải gần nguồn đến phụ tải xa nguồn.
Các mạch vòng có chiều dài không quá lớn.
2.2.1 Các phương án nối dây
Dựa theo mặt bằng thiết kế và yêu cầu của các phụ tải, ta đưa ra 6 phương án đi
dây như sau:
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 10
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Hình 2.1
Hình 2.2
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 11
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Hình 2.3
Hình 2.4
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 12
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Hình 2.5
2.2.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật của phương án
Ta xét tiêu chuẩn kỹ thuật của các phương án ở các chế làm việc bình thường và chế
độ làm việc sau sự cố.
Quy định tại chế độ làm việc bình thường thì điện áp tại tất cả các nút trong mạng
điện: 0,95U dm Ui 1, 05U dm .
Chế độ sự cố (sự cố 1 phần tử) tiêu chuẩn N-1: 0,9U dm Ui 1,1U dm .
Trong quá trình tính toán để thuận tiện ta quy định tổn thất điện áp lớn nhất với hệ
thống có 1 nguồn điện là tổn thất điện áp từ nguồn đến điểm có điện áp thấp nhất trong
mạng điện. Mức điện áp trong các trạm hạ áp có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong
các chế độ phụ tải cực đại tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp
không vượt quá 10 đến 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các chế độ
sự cố, tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 đến 20%.
Đối với mạng kín phức tạp, có thể chấp nhận tổn thất điện áp lớn nhất 15 đến 20%
trong các chế độ bình thường và 20 đến 25% trong các chế độ sau sự cố. Đối với các
tổn thất như thế, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải trong các
trạm hạ áp.
U max bt 10%U dm
Khi thiết kế ta qui định như sau: U max sc 20%U dm
2.2.3 Phân bố công suất trong mạng điện
Phân bố công suất trong mạng điện với giả thiết bỏ qua tổn thất công suất (do chưa
có tiết diện dây dẫn và cấp điện áp).
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 13
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
2.2.4 Chọn điện áp định mức của mạng điện
Lựa chọn đúng điện áp của đường dây tải điện là một việc rất quan trọng lúc thiết
kế hệ thống điện vì nó có ảnh hưởng trực tiếp tới tính kinh tế và kỹ thuật của mạng
điện. Giá trị điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào:
Khoảng cách truyền tải.
Công suất truyền tải.
Điện áp định mức đã có trong mạng điện.
Ta nêu ra một số cấp điện áp: 35kV, 110kV, 220kV.
Tính chi phí kinh tế của các cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.
Lấy cấp điện áp có hàm chi phí tính toán nhỏ nhất.
Dựa vào công thức kinh nghiệm Still để xác định trị số điện áp định mức của mạng
điện:
U 4,34. L 16.P [kV,km,MW]
Trong đó:
U là điện áp định mức của mạng điện.
L là khoảng cách truyền tải.
P là công suất truyền tải.
Ta tính điện áp định mức của từng nhánh phụ tải và lấy cấp điện áp chung.
Nếu 70KV Ui 170KV thì ta lấy U dm 110kV .
2.2.5 Chọn tiết diện dây dẫn
Chọn tiết diện dây dẫn là bài toán cơ bản nhất khi thiết kế lưới điện. Có 3 phương
pháp để chọn tiết diện dây dẫn:
Chọn tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế.
Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng.
Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Trong nội dung đồ án môn học lưới điện ta chọn tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh
tế:
Mật độ kinh tế của dòng điện.
Dự kiến dùng dây AC, cột bê tông cốt thép, đường dây 2 mạch thì cả hai mạch
được đặt trên cùng một cột, D tb 5m (đối với mạng điện 110KV).
Tra phụ lục tài liệu “Thiết kế các mạng hệ thống điện” với dây AC và
Tmax 5000h ta có J kt 1,1A / mm 2 .
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 14
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Dòng điện chạy trên các đoạn đường dây được tính theo công thức:
Fi
I lv max i
J kt
I lv max i
S max i
m. 3.U dm
Trong đó:
Fi : tiết diện dây dẫn ( mm 2 ).
I lv max i : dòng nhánh cực đại tính trên lộ cần xác định tiết diện (kA).
m: số lô đường dây trên nhánh.
S max lvi : công suất truyền tải cực đại trên đường dây đang xét.
J kt : mật độ kinh tế của dòng điện.
Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ kinh tế dòng điện phải thỏa mãi các điều kiện
sau:
Thỏa mãn dòng điện lúc sự cố.
Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Dây dẫn được chọn phải đảm bảo độ bền về cơ học.
Thỏa mãn điều kiện vầng quang.
Theo điều kiện vầng quang thì tiết diện dây dẫn của dây AC như sau:
2
Đối với điện áp 110kV: Fmin 70mm .
2
Đối với điện áp 220kV: Fmin 240mm .
2.2.6 Xác định các thông số của đường dây
2.2.7 Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án
Tổn thất điện áp lớn nhất trong phương án hay trong mạng điện là tổn thất điện áp
tính từ nguồn đến điểm có điện áp thấp nhất trong mạng điện.
Chế độ làm việc bình thường với phụ tải cực đại
Tổn thất điện áp được tính theo công thức:
U i %
Pi .R i Q i .X i
.100
U 2dm
Trong đó :
Pi,Qi là công suất tác dụng và phản kháng cực đại trên nhánh i.
Ri,Xi là giá trị điện trở và điện kháng của nhánh thứ i.
Hộ tiêu thụ loại I ta phải dùng đường dây 2 mạch nên điện trở và điện kháng của
đường dây bị giảm đi một nửa.
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 15
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Chế độ sau sự cố
Tại một thời điểm chỉ xét một sự cố, không xét đến sự cố xếp chồng.
Với đường dây hai mạch khi xảy ra sự cố nặng nề nhất ta giả thiết rằng một đường
dây của nhánh trực tiếp nối với nguồn bị đứt. Do đó dây còn lại phải tải một lượng
công suất gấp đôi so với lúc vận hành bình thường và tổn thất điện áp ở nhánh sự vố
cũng tăng lên gấp đôi.
Các phương án phải thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp sau mới có thể dùng để
so sánh về mặt kinh tế là:
Lúc vận hành bình thường: U% 10 %.
Lúc xảy ra sự cố: U sc max % = 20%.
2.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 1
Hình 2.7
2.3.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện
Dựa vào công thức kinh nghiệm Still tính toán cho từng lộ đường dây ta được bảng
số liệu sau:
Lộ
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
L(km)
50,990
86,020
53,850
80,000
44,720
63,250
Pmax
30,000
25,000
32,000
27,000
34,000
29,000
Qmax
14,520
12,100
15,488
13,068
16,456
14,036
Smax
33,329
27,774
35,551
29,996
37,773
32,218
Ui(kV)
100,00758 95,679038 103,23819 98,20299 105,30382 99,654755
Bảng 2.1
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 16
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Vậy ta chọn điện áp định mức cho mạng điện là: U dm =110kV.
2.3.2 Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây
Ta chọn tiết diện theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện lấy tiết diện dây
dẫn tiêu chuẩn gần nhất. Sau đó tra bảng phụ lục ta được các thông số của dây dẫn đó.
Kết quả được ghi trong bảng số liệu sau:
Lộ
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
Pi(MW)
30,000
25,000
32,000
27,000
34,000
29,000
Qi(MVAr)
14,520
12,100
15,488
13,068
16,456
14,036
S(MVA)
33,329
27,774
35,551
29,996
37,773
32,218
Ii(A)
87,469
145,781
93,300
78,722
99,131
84,553
Fi(mm2)
79,517
132,529
84,818
71,565
90,119
76,867
DD chọn
AC-70
AC-120
AC-95
AC-70
AC-95
AC-70
Li(km)
50,990
86,020
53,850
80,000
44,720
63,250
r0( /km)
0,46
0,270
0,330
0,460
0,330
0,460
x0( /km)
0,440
0,423
0,429
0,440
0,429
0,440
b0(10-6S/km)
2,580
2,690
2,650
2,580
2,650
2,580
R( )
11,730
23,230
8,890
18,400
7,380
14,550
X( )
11,220
36,390
11,550
17,600
9,590
13,920
B(10-6S)
263,110
231,390
285,410
412,800
237,020
326,370
Icp(A)
265,000
380,000
330,000
265,000
330,000
265,000
Bảng 2.2
Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn khi sự cố:
Isc N-1 = I1.2 = 87,469.2 = 174,938 A< Icp = 265 A
Isc N-2 = I2 = 145,781< Icp = 380 A
Isc N-3 = I3.2 = 93,300.2 = 186,600 A< Icp = 330 A
Isc N-4 = I4.2 = 78,722.2 = 157,444 A< Icp = 265 A
Isc N-5 = I5.2 = 99,131.2 = 198,262 A< Icp = 330 A
Isc N-6 = I6.2 = 84,553.2 = 169,106 A< Icp = 265 A
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự cố.
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 17
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
2.3.3 Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án
2.3.3.1 Chế độ làm việc bình thường
Lộ
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
Sốmạch
2
1
2
2
2
2
Ui(kV)
100,008
95,679
103,238
98,203
105,304
99,655
Uibt%
4,255
8,439
3,829
6,007
3,378
5,102
Bảng 2.3
Vậy U max bt %=8.439%
2.3.3.2 Chế độ làm việc sau sự cố
U N1 sc % 2.4,255=8,51%
U N3 sc % 2.3,829=7,658%
U N 4 sc % 2.6,007=12,014%
U N5 sc % 2.3,378=6,756%
U N 6 sc % 2.5,102=10,204%
Vậy U max sc % 12,014%
Vậy phương án 1 đạt yêu cầu kỹ thuật.
2.4 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN 2
Hình 2.8
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 18
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
2.4.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện
Dựa vào công thức kinh nghiệm Still tính toán cho từng lộ đường dây ta được bảng
số liệu sau:
Lộ
N_1
1_2
N_3
N_4
N_5
N_6
L(km)
50,990
44,720
50,000
80,000
44,720
63,250
Pmax
55,000
25,000
32,000
27,000
34,000
29,000
Qmax
26,620
12,100
15,488
13,068
16,456
14,036
Smax
61,103
27,774
35,551
29,996
37,773
32,218
Ui(kV)
132,42264 91,523593 102,88638 98,202989 105,30382 99,654755
Bảng 2.4
Vậy ta chọn điện áp định mức cho mạng điện là: U dm =110 kV.
2.4.2 Xác định tiết diện dây dẫn và các thông số của đường dây
Ta chọn tiết diện theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện lấy tiết diện dây
dẫn tiêu chuẩn gần nhất. Sau đó tra bảng phụ lục ta được các thông số của dây dẫn đó.
Kết quả được ghi trong bảng số liệu sau:
Lộ
N_1
1_2
N_3
N_4
N_5
N_6
Số mạch
2,000
1,000
2,000
2,000
2,000
2,000
Pi(MW)
55,000
25,000
32,000
27,000
34,000
29,000
Qi(MVAr)
26,620
12,100
15,488
13,068
16,456
14,036
S(MVA)
61,103
27,774
35,551
29,996
37,773
32,218
Ii(A)
160,360
145,781
93,300
78,722
99,131
84,553
Fi(mm2)
145,781
132,529
84,818
71,565
90,119
76,867
DD chọn
AC-150
AC-120
AC-95
AC-70
AC-95
AC-70
Li(km)
50,990
44,720
50,000
80,000
44,720
63,250
r0( /km)
0,210
0,270
0,330
0,460
0,330
0,460
x0( /km)
0,416
0,423
0,429
0,440
0,429
0,440
b0(10-6S/km)
2,740
2,690
2,650
2,580
2,650
2,580
R( )
5,354
12,074
8,250
18,400
7,379
14,548
X( )
10,606
18,917
10,725
17,600
9,592
13,915
B(10-6S)
279,425
120,297
265,000
412,800
237,016
326,370
Icp(A)
445,000
380,000
330,000
265,000
330,000
265,000
Bảng 2.5
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 19
Đồ Án Môn Học
Mạng Lưới Điện
Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn khi sự cố:
Isc N-1 = I1.2 = 160,360.2 = 320,720 A< Icp = 445 A
Isc N-2 = I2 = 145,781< Icp = 380 A
Isc N-3 = I3.2 = 93,300.2 = 186,600 A< Icp = 330 A
Isc N-4 = I4.2 = 78,722.2 = 157,444 A < Icp = 265 A
Isc N-5 = I5.2 = 99,131.2 = 198,262 A< Icp = 330 A
Isc N-6 = I6.2 = 84,553.2 = 169,106 A < Icp = 265 A
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự cố.
2.4.3 Xác định tổn thất điện áp lớn nhất của phương án
2.4.3.1 Chế độ làm việc bình thường
Lộ
N_1
1_2
N_3
N_4
N_5
N_6
L(km)
50,990
44,720
50,000
80,000
44,720
63,250
Ui(kV)
132,423
91,524
102,886
98,203
94,759
106,948
Uibt%
4,767
4,386
3,555
6,007
3,358
4,778
Bảng 2.6
Vậy U max bt % U nd1 bt % U 12 bt % 4,767+4,386=9,153%
2.4.3.2 Chế độ làm việc sau sự cố
Đối với mạch liên thông ta chỉ xét sự cố với đường dây gần nguồn
U N 1 2sc % 2.U N 1 bt % U1 2bt % 13,92%
U N 3sc % 2.3,555 7,109%
U N 4sc % 2.6, 007 12, 013%
U N 5sc % 2.3,358 6,715%
U N 6sc % 2.4,778 9,555%
Vậy U max sc % 13,92%
Vậy phương án 2 đạt yêu cầu kỹ thuật.
Lê Hải Nam- Lớp htd3k53
Page 20
- Xem thêm -
.DOCX 
82 
95 
91 
