Đồ án môn học lưới điện

Đồ án hệ thống điện
Sv thực hiện: Trần văn Chiến
Phạm Văn Đức
Vũ Trung kiên

1


Đồ án môn học lưới điện

CHƯ ƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1 Sơ đồ mặt bằng
Tỷ lệ:1 đơn vị =10 km

Nguồn cung cấp cho các phụ tải là nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu
vực có công suất đảm bảo cung cấp đủ cho các phụ tải theo yêu cầu.
1.2Bảng số liệu phụ tải

Các số liệu

Các hộ tiêu thụ
1

2

3

4


Điện áp danh định lưới điện thứ

T

cấp(kV)

I

0,85
I
T

III

0,755

KT
22

2


CHƯƠNG II. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
VÀ PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG
2.1 Bảng số liệu phụ tải
Các số liệu
Phụ tải cực đại(MW)

Các hộ tiêu thụ
1

0,8
Mức đảm bảo cung cấp điện
III
Yêu cầu điều chỉnh điện áp
T
Điện áp danh định lưới điện thứ

I

0,85
I
T

cấp(kV)

III

0,75

22

2.2 Cân bằng công suất tác dụng
Một đặc điểm quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện
năng từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ mà không thể tích luỹ được. Tính
chất này thể hiện sự đồng bộ trong quá trình sản xuất điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy phát
điện trong hệ thống phải phát công suất điện đúng bằng công suất tiêu thụ
của các phụ tải trong hệ thống đồng thời cộng thêm các tổn thất phát sinh
trong quá trình truyền tải.
Ngoài ra để đảm bào hệ thông vận hành ổn định trong các điều kiện khác

tiêu thụ thì điện áp trong hệ thống sẽ tăng, ngược lại nếu công suất phản
kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì sẽ dẫn tới sự sut
áp. Vì vậy để đảm bảo chất lượng của hệ thống điện ta cần phải cân bằng
công suất phản kháng trong hệ thống.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:
∑QF = ∑Qyc =m∑Qpt +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +∑Qtd +∑Qdt (1.3.1)
Trong đó:
∑QF :Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra
∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu của hệ thống
∑Qpt :Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ
cực đại


∑QL :Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các
đường dây trong mạng điện.
∑Qc : tổng công suất phản kháng do điện dung của các
đường dây sinh ra,khi tính sơ bộ lấy : ∑Qc = ∑QL
∑∆Qb : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm
biến áp ,khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆Qb = 15%∑∆Qmax
∑Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy
điện.
∑Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống.
m

:hệ số đồng thời

Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu
cầu trong hệ thống bằng công thức sau đây:
∑Qyc = ∑Qpt + 15%∑Qpt (1.3.2)
Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau

169,775 MVAr

Từ cosφ= 0,85 ta suy ra tgφ= 0,62
Ta lại có :
∑QF = ∑PF .tgφ = 190,9 .0,62=118,358 MVAr < ∑Qyc = 169,775 MVAr
Như vậy công suất phản kháng phát ra nhỏ công suất phản kháng tiêu thụ
của hệ thống do vậy ta phải bù công suất phản kháng.

6
28,543


Đồ án môn học lưới điện
KẾT LUẬN
Sau khi tính toán ta có số liệu của các phụ tải được cho trong
bảng 1.3.2
Các hộ tiêu

1

2

3

4

5

6


27,7

39,9

39,6

47,1

39,9

cosφ

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

thụ
Pmax(MW)

Bảng 2.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải

CHƢƠNG III

Điện áp vận hành ảnh hưởng đến các đặc trưng kĩ thuật, các chỉ tiêu
kĩ thuật của mạng lưới điện.
Điện áp định mức của mạng lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công
suất của phụ tải, khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải, vị trí tương đối
giữa các phụ tải trong mạng lưới…
Điện áp định mức có thể 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 công
suất trên mỗi đoạn đường dây điện.
Điện áp định mức trên của đường dây có thể được tính theo công thức
kinh nghiêm sau:
Uvhi = 4,34. li

(2.1)

+16.Pi
Trong đó :
li : khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km)
Pi :Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i
(MW)
Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện
áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau:


Điện áp định
suất Chiều
dài
Điện áp vận mức của cả
tải đoạn đường
hành, kV
mạng điện,

N-4
N-5
N-6

Bảng 3.1 Điện áp vận hành trên các đoạn đường dây và điện áp vận
hành của cả mạng điện
Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện áp
vận hành chung cho các phương án tiếp theo.
3.3.3Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đƣờng dây của
phƣơng án đã chọn.
Các mạng điện 110 kV chủ yếu được thực hiện bằng các đường dây
trên không, các dây dẫn chủ yếu được dùng là dây nhôm lõi thép ( dây
AC). Đối với các mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn được chọn theo
mật độ dòng kinh tế của dòng điện:

Fkt =

I max
Jkt

(2.2)

Trong đó :
Imax : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực
đại(A);
2
Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm
Với dây AC và Tmax =5000h ta tra bảng có được :
2
Jkt = 1,1A/mm

3

35,556.10
I max =

= 93,309kA 2. 3.110

Fkt = 93, 309 = 84,826mm2
1,1

Ta chọn theo tiết diện tiêu chuẩn gần nhất : AC-95
Isc = 2.Imax = 2.93,309 = 186,618 A < Icp = 330 A (thỏa mãn điều
kiện phát nóng)
Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại ta được bảng số liệu sau:
Đoạn
đường
dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6

Icp
Kiểu
dây dẫn (A)

Smax
(MVA)

0,429
0,416
0,429
0,429

265
265
330
445
330
330

b0*10-6
(S/km)
2,58
2,58
2,65
2,74
2,65
2,65

Bả ng 3.2 Dòng điện cho phép lâu dài chạy trên mỗi đoạn đường dây và
điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây.
3.3.4Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong các trƣờng hợp vận
hành bình thƣờng và chế độ sự cố
Tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong chế dộ vận hành bình
thường được tính bằng công thức
12



công thức :
∆Uisc =2.∆Uibt

(2.5)

Đối với đoạn đường dây N-1
∆UN

=

−1bt

32.0, 33.63, 246 + 11, 624.0, 429.63, 246
2
= 4, 497%
2.110

Trong trường hợp ngừng một mạch trên đoạn đường dây N-1 ,ta
có:
∆U N-1sc= 2.4,497 = 8,995 %
Tính toán tương tự đối với các đoạn đường dây còn lại ta có bảng số liệu
sau:
Đường dây N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
ΔUbt%


Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố bằng :


∆Umax sc= 9,552 %


3.4 Phương án nố i dâ y 2.
3.4.1 Sơ đồ nối dây

Hình 3.7 Sơ đố nối dây phương án II
3.4.2Lựa chọn tiết diện dây dẫn
Ở đây chú ý:
•

S

•

•

max(2-3) = S max2 + S max3 = 52+43,416 (MVA),

•

S max(N-2) = 24+j14,873 (MVA)

l23 = 102
+ 40

= 41,231 km


(A)

(Ω/km)

(Ω/km)

93,31

186,62

330

0,33

0,429

2,65

A)

b0*10-6
(S/km)

N-1

104,09

AC-150 27,2


204,11

330

0,33

0,429

2,65

N-4

94,30

AC-150 39,6

145,80

145,80

445

0,21

0,416

2,74

N-5


0,44

2,58


Bảng 3.4.Thông số của các đường dây trong mạng điện


3.4.3Tính tổn thất điện áp của các đoạn đƣờng dây trong mạng điện
Tính toán tương tự như đối với phương án I ta có bảng số liệu sau:
Đường dây N-1

N-2

2-3

N-4

N-5

N-6

ΔUbt%

4,497

3,926

3,889


Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế độ vận hành
bình thường là:
∆Umax

%
= ∆U

N
−6

%=

27, 70.0, 33.63, 246 +13, 42.0, 429.63, 246
2
.100% = 7, 786%
110

Khi ngừng đoạn N-5
- Tổn thất điện áp trên đoạn N-6 là:
∆UN
−6sc

%=

60.0, 33.63, 246 + 29, 059.0, 429.63, 246
2
.100% = 16,865%
110

20

∆Umaxsc = 16,865 + 7,340 = 24,205 %
Các tổn thất điện áp trên những đoạn khác tính tương tự như các phương
án trên ta có bảng sau:
Đường dây

N-1

N-2

N-3

N-4

N-5

5-6

N-6

ΔUbt%

4,497

5,214

3,889

6,131

5,291



KẾT LUẬN
Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng
điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.
Ta có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các
tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá
10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong chế độ sau sự cố
các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20% . Ở đây ta xét với
trường hợp:
∆Umaxbt % ≤ 10%
∆Umaxsc % ≤ 20%
Để thuận tiện cho việc so sánh về kĩ thuật các giá trị về tổn thất của các
phương án được tổng hợp ở bảng sau:
Tổn

thất Phương án

điện áp
∆Umaxbt %

1

2

6,131

8,423

∆Umaxsc %

đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau:
K= ∑1,6.k0i.li
Trong đó :
k0i : giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km
li : chiều dài đoạn đường dây thứ i ,km
Với đường dây 1 mạch :K= k0i.li
-Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức :
∆A = ∑∆Pimax. τ
Trong đó :

τ

: thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h


∆Pimax :tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ i khi công
phụ
tải cực đại .Ta có công thức:

∆Pi max
=

P2 + Q

max

i

2
i

Ta có ko1= 283.10 đ/km
6

6

Suy ra K1= 1,6.283.10 .63,246 = 28637,587.10 đ
Tổn thất công suất:
2

2

32 +15, 498


∆P1
=

2

2.110

.0,33.63, 246 = 1,09 MW

Tính toán tương tự ta có bảng sau:


Đường
dây

Kí


K*10

6

N-1

150

28,28

10,436

22

16,438

0,812

336

15203,328

N-2

95

44,7

12,887


150

28.28

15,143

30

12,108

0,392

336

15203,328

N-5

150

36

8,886

34

15,498

1,095

6

3

= (0,125 + 0,04).100197,3.10 + 3411.7,605.10 .500
9

= 29,509.10 (đ)
4.2.2Phƣơng án 2
Tính toán tương tự như đối với phương án trên ta có bảng số liệu sau:
Đường
dây
N-1
N-2
2-3
N-4
N-5
N-6
Tổng

Kí hiệu
AC-150
AC150
AC-95
AC150
AC-150
AC-150

6



5.9

22

16,438

0,812

336

4,689

24

14,873

0,667

336

15203,328
16020,48

53.8
28.28

8,877

46

1,744

336
336

8,282

Ta có : Z = (avh + atc).K + ΔA.c
6

3

= (0,125 + 0,04).116217,65.10 +8,282.3144 .10 .500
9

= 33,339.10 (đ)

K*10

35302,4
15203,328
19353,6
15135,052
116217,65


Tổng kết các phương án đã tính toán ở trên ta có bảng số liệu sau:
Phương án

Phương án 1 Phương án 2

biến áp làm việc trong trạm có n máy biến áp được xác định theo công
thức :

Sdm

≥

Smax
k(n −1)

Trong đó: Smax :phụ tải cực đại của trạm
k: hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố
,k=1,4
n : số máy biến áp trong trạm
Đối với trạm có hai máy biến áp ,công suất của mỗi máy biến áp
bằng:

Sdm ≥ Smax
1.4
Sau đây chúng ta tiến hành lựa chọn máy biến áp cho các hộ phụ tải
Ở phần trên chúng ta đã lựa chọn điện áp vận hành của mạng điện là
110kV
do đó chúng ta lựa chọn máy biến áp có Uđm= 110 kV
Từ các công thức trên ta tính chọn được các MBA trong bảng sau: