Đồ án thiết kế lưới điện LĐT | Đại học Điện lực

lOMoAR cPSD| 44990377 lOMoAR cPSD| 44990377 BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỐ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
Sinh viên thực hiện: LÊ ĐỨC TIẾN
Mã sinh viên: 20810160471
Giảng viên hướng dẫn: TS. Đặng Thu Huyền
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Hệ thống điện
Lớp : D15H 6
Khoá : 2020 - 2025
Hà Nội, tháng năm 2022 lOMoAR cPSD| 44990377
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
Họ và tên sinh viên: Lê Đức Tiến
Mã sinh viên: 20810160471 Lớp: D15H6
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện, điện tử
Chuyên ngành: Hệ thống điện
Số liệu nguồn: Nguồn là thanh góp hệ thống 110 kV có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất là 0,85
Sơ đồ phân bố phụ tải: Thông số 1 2 3 4 5 P max (MW) 32 21 28 23 46 P min 0 ,72 x P max cos φ 0 , 9 U đm ( kV ) 22 YCĐC điện áp
Theo quy định của thông tư 39/2015/TT-BCT Loại II II III III II T max (h) 3000 3000 3000 3000 3000
Giảng viên hướng dẫn
TS. Đặng Thu Huyền lOMoAR cPSD| 44990377 LỜI CAM ĐOAN
Tôi, Lê Đức Tiến, cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới
sự hướng dẫn của TS. Đặng Thu Huyền. Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực
và chưa được công bố trong các công trình khác. Các tham khảo trong đồ án đều được trích
dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố. Nếu không đúng như đã
nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình.
Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Người cam đoan LÊ ĐỨC TIẾN lOMoAR cPSD| 44990377 LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới TS. Đặng Thu Huyền,
giảng viên khoa Kỹ Thuật Điện - trường đại học Điện Lực, người đã trực tiếp hướng dẫn
em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Khoa Kỹ Thuật Điện, cùng
các giảng viên trường Đại học Điện Lực đã hướng dẫn em trong các khóa học trước và hoàn thành đồ án này.
Đồng thời em cũng không thể không nhắc đến công ơn tình cảm và những lời động
viên đầy ý nghĩa từ phía những người thân trong gia đình đã cho em một hậu phương vững
chãi giúp em toàn tâm toàn ý hoàn thành việc học tập của mình.
Cuối cùng em xin gửi tới toàn thể bạn bè những lời biết ơn chân thành về những
tình bạn tốt đẹp và những sự giúp đỡ hỗ trợ quý báu mà mọi người đã dành cho em trong
suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đồ án này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên LÊ ĐỨC TIẾN MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC ....................................................1
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ..........................................................1
1.1. Phân tích nguồn ...........................................................................................................1
1.2. Phụ tải ..........................................................................................................................1
1.3. Đề xuất phương án nối dây ..........................................................................................2
1.3.1. Nhóm 1 ......................................................................................................................4
1.3.2. Nhóm 2 ......................................................................................................................5
1.3.3. Nhóm 3 ......................................................................................................................6 lOMoAR cPSD| 44990377
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYÊN TẢI ĐIỆN VÀ TÍNH CHỌN TIẾT
DIỆN DÂY..........................................................................................................................8
2.1. Chọn điện áp định mức ...............................................................................................8
2.2. Chọn tiết diện và tổn thất điện áp...............................................................................11
2.2.1. Chọn tiết diện dây dẫn ............................................................................................11
2.2.2. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện ....................................................................12
2.2.3. Áp dụng cho các nhóm phụ tải ...............................................................................13
CHƯƠNG 3: TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .............21
3.1. Hàm chi phí ................................................................................................................21
3.2. Áp dụng cho các nhóm phụ tải ..................................................................................22
3.3. Chọn phương án tối ưu ..............................................................................................23
CHƯƠNG 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH...........................25
4.1. Chọn máy biến áp giảm áp..........................................................................................25
4.2. Chọn sơ đồ nối điện chính..........................................................................................26
4.2.1. Chọn sơ đồ nối dây chi tiết cho các trạm hạ áp phụ tải...........................................26
4.2.2. Chọn sơ đồ nối chính cho toàn hệ thống điện..........................................................29
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT...........................31
5.1. Cân bằng công suất tác dụng......................................................................................31
5.2. Cân bằng công suất phản kháng................................................................................. 31
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
TRONG LƯỚI ĐIỆN........................................................................................................33
6.1. Tính toán chế độ xác lập.............................................................................................33
6.1.1 Chế độ cực đại..........................................................................................................33
6.1.1.1 Đường dây HT-2....................................................................................................33
6.1.1.2 Các đường dây HT-1, HT-3, HT-4, HT-5 ............................................................35 lOMoAR cPSD| 44990377
6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu...............................................................................................41
6.3. Chế độ sự cố...............................................................................................................41
6.4. Tính điện áp các nút trong mạng điện.........................................................................44
6.4.1. Chế độ phụ tải cực đại.............................................................................................44
6.4.2. Chế độ phụ tải cực tiểu và cực đại...........................................................................45
6.5. Điều chỉnh điện áp......................................................................................................45
6.5.1. Yêu cầu chung..........................................................................................................45
6.5.2. Tính toán chọn đầu phân áp cho từng trạm trong 3 chế độ làm việc ......................46
CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA
MẠNG ĐIỆN.....................................................................................................................49
7.1. Vốn đầu tư xây dựng lưới điện...................................................................................49
7.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện.............................................................49
7.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện...........................................................................50
7.4. Các loại chi phí và giá thành ......................................................................................50
7.4.1. Chi phí vận hành hàng năm.....................................................................................50
7.4.2. Chi phí tính toán hàng năm......................................................................................50
7.4.3. Giá thành truyền tải điện năng.................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................52 lOMoAR cPSD| 44990377
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MBA Máy biến áp MCLL Máy cắt liên lạc HT Hệ thống DCL Dao cách ly MCHB Máy cắt hợp bộ TG Thanh góp MC Máy cắt điện lOMoAR cPSD| 44990377
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Số liệu về phụ tải.............................................................................................................1
Bảng 2.1: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2a.....................................................14
Bảng 2.2: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2a…............................................14
Bảng 2.3: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2a…...................................................15
Bảng 2.4: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2b….................................................15
Bảng 2.5: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2b…............................................15
Bảng 2.6: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2b…...................................................15
Bảng 2.7: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 2c….................................................16
Bảng 2.8: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 2c…............................................17
Bảng 2.9: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 2c…...................................................17
Bảng 2.10: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây phương án 3….................................................19
Bảng 2.11: Thông số đường dây cho các đường dây phương án 3…............................................19
Bảng 2.12: Tổn thất điện áp cho các đường dây phương án 3…...................................................19
Bảng 2.13: Tiết diện dây dẫn cho các đường dây Nhóm 1…...............….....................................19
Bảng 2.14: Thông số đường dây cho các đường dây Nhóm 1 ..................…................................20
Bảng 2.15: Tổn thất điện áp cho các đường dây Nhóm 1…...............….......................................20
Bảng 3.1: Suất giá đầu tư cho đường dây trên không cấp điện áp 110 kV…................................22
Bảng 3.2: Bảng số liệu tính toán kinh tế…....................................................................................23
Bảng 4.1: Các thông số của máy biến áp hạ áp….........................................................................26
Bảng 4.2: Bảng tính toán sơ đồ cầu cho trạm biến áp…...............................................................29
Bảng 6.1: Kết quả tính toán phân bố công suất trên các đường dây HT-1, HT-2,
HT-3, HT-4, HT-5….....................................................................................................................37
Bảng 6.2: Kết quả tính toán phân bố công suất trong chế độ cực tiểu trên các
đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4, HT-5…..............................................................................39
Bảng 6.3: Kết quả tính toán phân bố công suất trong chế độ sự cố trên các
đường dây HT-1, HT-2, HT-3, HT-4, HT-5 ................................................................................40
Bảng 6.4: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp trong chế độ cực đại....................41
Bảng 6.5: Điện áp áp thanh góp hạ áp quy đổi về phía cao áp
trong chế độ cực tiểu và sự cố.......................................................................................................42
Bảng 6.6: Bảng thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải..............................................43
Bảng 6.7: Tính toán đầu phân áp ở chế độ phụ tải cực đại…........................................................44
Bảng 6.8: Tính toán đầu phân áp ở chế độ phụ tải cực tiểu….......................................................45
Bảng 6.9:Tính toán đầu phân áp ở chế độ phụ tải sau sự cố…......................................................45
Bảng 7.1: Vốn đầu tư cho các trạm tăng áp và hạ áp ....................................................................46
Bảng 7.2: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế.............................................48
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải..................................................................................................4
Hình 1.2: Sồ đố nối dây phương án 1 ............................................................................................ 16
Hình 1.3: Sồ đố nối dây phương án 2a, 2b, 2c............................................................................... 17
Hình 1.4: Sồ đố nối dây phương án 3 .............................................................................................. 7
Hình 2.1: Sơ đồ tính điểm phân bố công suất cho mạng kín HT-1-5 ............................................ 10
Hình 3.1: Sơ đồ phương án nối dây tối ưu ..................................................................................... 22
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc ............................................................ 24
Hình 4.2: sơ đồ cầu trong và cầu ngoài ......................................................................................... 25 lOMoAR cPSD| 44990377
Hình 4.3: sơ đồ 2 thanh góp 110 kV phía hệ thống…...................................................................30
Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây HT-2…...........................................................33
Hình 6.2: Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây HT-2 khi đứt một mạch…..............................38 lOMoAR cPSD| 44990377
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1. Phân tích nguồn
Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải: ( mỗi ô vuông là 10 x 10 km )
có: 02 phụ tải số 3 và 4 là phụ tải loại III, 03 phụ tải số 1,2,5, là phụ tải loại II. Thời gian
sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 3000 h. Điên áp định mức của mạng điệ n thứ cấp là 22kV. ̣ Phụ tải 1 2 3 4 5 Pmax (MW) 32 21 28 23 46 Pmin (MW)
23,04 15,12 20,16 16,56 33,12 cos φ 0,9 Qmax (MVAr) 15,502 10,173 13,564 11,142 22,284 Qmin (MVAr) 11,162 7,325 9,766 8,022 16,045 Smax (MVA) 35,556 23,333 31,111 25,556 51,111 Smin (MVA) 25,6 16,8 22,4 18,4 36,8 Loại hộ phụ tải II II III III II Điện áp thứ cấp (kV) 22 Tmax 3000
Bảng 1.1: Số liệu về phụ tải
1.3. Đề xuất phương án nối dây
Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và
liên tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế. Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải 1 lOMoAR cPSD| 44990377
tìm ra phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
• Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
• 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 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 và các nguồn cung cấp,
cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánh kinh
tế - kỹ thuật các phương án đó. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ
phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương
án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao của
điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế, trước
hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên. Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho
các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng
đóng tự động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.
Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch.
Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điện
thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉ tiêu
về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm. Vì các nhóm phân
chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án tối ưu của các nhóm lại
ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện.
Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :
Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu mà không bị thiếu phương án nào. 2 lOMoAR cPSD| 44990377
Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của các
phụ tải. Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khó khăn.
Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và công
suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy công suất từ
nguồn nào, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm. Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ
tải sẽ được cung cấp từ nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì
chúng ta sẽ xét đến công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó
để đưa ra quyết định nối phụ tải đó với nguồn nào. Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia
thành các nhóm. Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm.
Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các
nhóm nhỏ. Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm hai nhóm. Cụ thể là:
▪ Nhóm 1 gồm hệ thống, phụ tải 3, phụ tải 4
▪ Nhóm 2 gồm hệ thống, phụ tải 1, phụ tải 5.
▪ Nhóm 3 gồm hệ thống, phụ tải 2.
Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu điểm,
nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu về độ tin cậy của các phụ tải.
* Mạng điện hình tia: - Ưu điểm:
• Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ rơle đơn giản.
• Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có. - Nhược điểm:
• Độ tin cậy cung cấp điện thấp.
• Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém.
* Mạng điện liên thông: - Ưu điểm:
• Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.
• Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia. 3 lOMoAR cPSD| 44990377
- Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.
* Mạng điện mạch vòng:
- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao. - Nhược điểm:
• Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn.
• Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.
• Vận hành phức tạp hơn
Hình 1.1: Sơ đồ chia nhóm phụ tải
Ta đề ra các phương án nối dây cho từng nhóm và loại sơ bộ một số phương án như sau: lOMoAR cPSD| 44990377
1.3.1. Nhóm 1: gồm phụ tải 3, phụ tải 4
Hình 1.2: Sồ đố nối dây phương án 1
1.3.2. Nhóm 2: gồm phụ tải 1 và 5 44,721 km 50 km 44,721 km92,195 km 44,721 km92,195 km50 km lOMoAR cPSD| 44990377 Phương án 2b Phương án 2c
Hình 1.3: Sồ đố nối dây phương án 2a, 2b, 2c
1.3.3. Nhóm 3: gồm phụ tải 2 Phụ tải Loại 2 II 36,056 km lOMoAR cPSD| 44990377 lOMoAR cPSD| 44990377
Hình 1.4: Sồ đố nối dây phương án 3
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI ĐIỆN VÀ TÍNH
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY
2.1. Chọn điện áp định mức
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 và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các phụ tải
với nhau, sơ đồ mạng điện. 7 lOMoAR cPSD| 44990377
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp
điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên
mỗi đường dây trong mạng điện.
Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của
mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau. Chọn điện áp cho mạng là một trong
những vấn đề cơ bản của việc thiết kế. Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu
kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện. Nếu điện áp cao thì dòng điện nhỏ sẽ được lợi
về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn. Ngược lại nếu điện áp thấp thì được lợi về cách
điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn. Tuỳ thuộc vào giá trị công suất
cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn điên áp vận hành sao cho thích hợp
nhất. Trong khi tính toán thông thường, trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn
đường dây có công suất truyền tải lớn. Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường
lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp định mức.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau: (2.1) Trong đó:
▪ Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;
▪ li - chiều dài đường dây thứ i, km;
▪ Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;
▪ n là số lộ đường dây (lộ đơn n = 1; lộ kép n = 2)
Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và từng phương án. 2.1.1. Nhóm 1
= Pmax3 + j.Qmax3 = 28 + j13,564 (MVA) UHT-3 = 4,34 . = 4,34 . = 97,819 (kV)
= Pmax4 + j.Qmax4 = 23 + j11,142 (MVA) UHT-4 = 4,34 . = 4,34 . = 86,759 (kV)
Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của nhóm 1 là 110 kV. 8