ĐỒ án môn học THIẾT kế MẠNG điện thiết kế mạng điện cung cấp điện cho 6 hộ tiêu thụ từ thanh góp cao áp 110kv của hệ thống điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
--------------------o0o--------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN
Sinh viên thực hiện: Duy, Khải
Ngày nhận đề

Lớp:

Ngày hoàn thành 15/8/2021

I. NHIỆM VỤ
Thiết kế mạng điện cung cấp điện cho 6 hộ tiêu thụ từ thanh góp cao áp 110kV của hệ thống điện
II. CÁC SỐ LIỆU CẦN THIẾT
1.Vị trí nguồn và phụ tải

1
2

A

5
3

6

4

Mỗi ơ kích thước 5x5km

2. Số liệu phụ tải
Các số liệu

Các hộ tiêu thụ n- là số cuối của số thứ tự trong danh sách lớp


1

2

3

4

5

6


Phụ tải cực
20+n
19+n
22+n
21+n
20+n
23+n
đại(MW)
Hệ số công

0.8
0.78
0.8
0.82
0.77
0.81
suất
Yêu cầu cấp
I
I
I
III
I
I
điện
Điện áp định
22kV
mức mạng
điện thứ cấp
Điện áp trên thanh góp cao áp của trạm biến áp tăng áp (nguồn A) khi phụ tải cực đại 1.1U đm, khi
phụ tải cực tiểu 1.05Uđm, khi sự cố là 1.1Uđm. Hệ số cơng suất trên thanh góp bằng 0.8
Đối với tất cả các hộ tiêu thụ có:
- Phụ tải cực tiểu bằng

52%

phụ tải cực đại;

- Giá thành 1 kWh điện năng tổn thất:

490 h;
0
800 đ/kWh;

- Giá thành 1 kVAr công suất thiết bị bù:

300000đ/kVAr;

- Hệ số đồng thời:

1;

- Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax:

III. Nhiệm vụ thiết kế
1-Cân bằng công suất trong hệ thống. Xác định sơ bộ lượng công suất phản kháng cần bù
theo điều kiện cân bằng công suất phản kháng.
2-Đề xuất 2 phương án nối dây của mạng điện. Tính tốn và so sánh 2 phương án đã đề ra về mặt
kỹ thuật:
-Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ
-Tổn thất điện áp lớn nhất lúc làm việc bình thường
-Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố
-Đảm bảo điều kiện phát nóng của dây dẫn
3-So sánh kinh tế 2 phương án thỏa mãn về mặt kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu.
4-Xác định số lượng, dung lượng máy biến áp cho các hộ tiêu thụ. Vẽ sơ đồ nối dây chi tiết
của mạng điện thiết kế.
5-Xác định dung lượng bù kinh tế cho mạng điện.
6-Tính chính xác phân bố cơng suất trong tồn mạng. Kiểm tra cân bằng cơng suất và tính bù
kỹ thuật (nếu có). Tính tổn thất cơng suất và tổn thất điện năng trong tồn mạng điện.
7. Tính điện áp tại các nút của mạng điện và lựa chọn đầu phân áp của máy biến áp tại các hộ

tiêu thụ.
8-Mô phỏng phân bố cơng suất cho tồn mạng điện bằng phần mềm, so sánh và đánh giá kết
quả tính tốn và kết quả mơ phỏng.
9-Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện thiết kế.


IV.Các bản vẽ (Khổ A2)
1-Sơ đồ nguyên lý nối dây chi tiết của mạng điện thiết kế
2-Sơ đồ thay thế tính tốn
u cầu chung
1. Đồ án phải có mạch vịng, tính tốn liên thơng, có hộ loại 3 để tính đầu phân áp cho
hộ loại thường
2. Đồ án cần thể hiện sinh viên biết cách tính tốn bằng tay và sử dụng được 1 phần mềm
để tính tốn cho kết quả gần đúng với thực tế nhất
3. Đồ án làm theo nhóm 2 sinh viên, có bảng phân cơng cơng việc cụ thể của thành
viên nhóm
4. Đồ án được viết tay, đóng tập khi hồn thành
5. Điểm đánh giá cuối cùng theo thang điểm 10 (tỷ lệ 30% điểm quá trình, 70% điểm bảo
vệ)
6. Điểm bảo vệ bao gồm (trình bày văn bản (thuyết minh)20%, trình bày miệng 20%,
kiến thức 60%)
7. Đồ án sẽ được bảo vệ chung và chấm chéo với sự tham gia của tất cả thầy cô hướng dẫn

Giáo viên hướng dẫn


CHƯƠNG I
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
CẦN BÙ THEO ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN

KHÁNG
Mạng điện là phần tử trung gian để truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến
nơi tiêu thụ, là một bộ phận của hệ thống điện. Do đó, khi thiết kế mạng điện địi hỏi
phải thu thập, đánh giá, phân tích một lượng thơng tin lớn; trong đó, nguồn và phụ
tải là hai yếu tố phải kể đến trước tiên, nó liên quan mật thiết với nhau và là vấn đề
quan trọng trong việc đưa ra các phương án thiết kế và vận hành mạng đạt kết quả
cao nhất.
1.1. Phân tích nguồn.
Hệ thống điện bao gồm tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây
tải điện, hộ tiêu thụ và các thiết bị khác như hệ thống điều khiển, rơle bảo vệ, thiết bị
đóng cắt... Chúng tạo thành 1 hệ thống điện thống nhất và có sự phối hợp chặt chẽ
với nhau, có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện năng, đảm bảo an toàn
cho con người và thiết bị.
Khi thiết kế hệ thống điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện.
+ Chế độ vận hành của hệ thống điện linh hoạt, hiệu quả kinh tế cao.


+ Có khả năng dự trữ và đáp ứng cơng suất một cách nhanh chóng khi xảy
ra sự cố gây thiếu hụt công suất trong hệ thống và sự gia tăng đột biến của phụ tải.
+ Phải có độ tin cậy cung cấp điện cao và an tồn.
Do có nhiều yêu cầu như vậy nên việc thiết kế mạng điện liên kết giữa nhà
máy và hệ thống điện thành một hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải là vấn đề rất
quan trọng, từ đó có thể giảm được vốn đầu tư xây dựng nguồn điện.
1.2. Phân tích phụ tải.
Gồm có 6 phụ tải (5 hộ tiêu thụ loại I và 1 hộ loại III), với tổng công suất:
Pmax = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6
= 22+21+24+23+22+25 = 137 (MW).
+ Hộ loại III có 1 phụ tải, với công suất: PIII = 23 (MW).

+ Hộ loại I có 5 phụ tải, với tổng công suất:
PI = P1 + P3 + P4 + P5 + P6 = 22+21+24+22+25 = 114 (MW).
Hộ loại I là những phụ tải quan trọng, có yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện
cao; việc ngừng cung cấp điện có thể thiệt hại lớn về kinh tế, ảnh hưởng đến an
ninh - chính trị.
Vì vậy, để tăng cường khả năng cung cấp điện, các hộ này được dùng đường dây kép
hoặc cung cấp bằng hai nguồn hoặc mạch vòng kín nối với phụ tải.

Bảng 1.1. Số liệu phụ tải

Các số liệu
Phụ tải cực đại (MW)
Hệ số công suất cos
Yêu cầu cấp điện
Điện áp định mức mạng điện thứ cấp

1
22
0,8
I

Các hộ tiêu thụ
2
3
4
21
24
23
0,78

0,8
0,82
I

I

III

5
22
0,77

6
25
0,81

I

I

22kV

1.3. Cân bằng công suất trong hệ thống.
Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng
cơng suất tác dụng và công suất phản kháng. Cân bằng công suất trong hệ thống,
trước hết là xem khả năng cung cấp và tiêu thụ điện trong hệ thống có cân bằng hay
khơng; sau đó sơ bộ định phương thức vận hành cho nhà máy điện trong hệ thống ở
các trạng thái vận hành cực đại, cực tiểu và sự cố, dựa trên sự cân bằng từng khu
vực, đặc điểm và khả năng cung cấp của từng nhà máy điện.

Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên cần giữ cho tần số được bình thường
trong hệ thống, để giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng cơng suất
phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng, sự thiếu hụt cơng suất
phản kháng sẽ làm điện áp giảm thấp. Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng đến
sự thay đổi tần số và ngược lại.
1.3.1. Cân bằng công suất tác dụng.
Sự cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống được biểu diễn bằng công thức:
PHT = Pt = m Ppt +

Pmd + Ptd + Pdt


Trong đó:
- PHT: Tổng cơng suất tác dụng của các nhà máy điện phát ra trong hệ
thống.
- Ppt: Tổng phụ tải tác dụng cực đại của hộ tiêu
thụ. m: Hệ số đồng thời, m = 1 (Đề cho).
m Ppt = 1x (P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6)
= 1x (22+21+24+23+22+25) = 137 (MW).
- Pmd: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến
áp, thường lấy (5-10)% tổng phụ tải của hệ thống. Ta chọn:
Pmd = (5-10)% m Ppt = 10% x 137 = 13,7 (MW).
- Ptd: Tổng công suất tự dùng: Do nguồn điện lấy từ hệ thống vô cùng
lớn, nên ta lấy Ptd = 0
- Pdt: Tổng công suất dự trữ của hệ thống: Do hệ thống có cơng suất vơ
cùng lớn, nên ta lấy Pdt = 0
- Vậy: PHT = Pt = m Ppt +
(MW).

Pmd + Ptd + Pdt = 137 + 13,7 = 150,7


Hệ thống phải luôn đáp ứng đủ công suất tác dụng cho hệ thống theo yêu cầu
phụ tải của hệ thống.
1.3.2. Cân bằng công suất phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng công
thức:
QHT + Qb = Qt = m. Qpt +

QB +

Qdd + Qtd + Qdt -

QC

Trong đó:
- QHT: Tổng cơng suất phản kháng do hệ thống điện phát ra.
QHT = PHT.tg
Ta có: cos = 0,8

tg = 0,75

Do đó: QHT = 150,7 x 0,75 = 113,025 (MVAr).
- m: Hệ số đồng thời, m = 1 (Đề cho).
- Qpt: Tổng phụ tải phản kháng cực đại của mạng điện.
6

Qpt =∑ Pi . tgφi
i=1

Tính tốn cho từng hộ phụ tải, ta có:
Bảng 1.2. Công suất phản kháng từng hộ
Phụ tải
P(MW)
Cos
Tg
Q(MVAr)

1
22
0,8
0,75
16,5

2
21
0,78
0,802
16,842

3
24
0,8
0,75
18

4
23

0,82
0,698
16,054

5
22
0,77
0,829
18,238

6
25
0,81
0,724
18,1

6

Qpt =
Pi .tg

= 103,734 (MVAr)
i

i 1

- QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA của hệ
thống điện, QB = (15-20)%. Qpt. Ta chọn 20%.
QB = 20%. Qpt = 20% x 103,734 = 20,7468 (MVAr).
- Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng của hệ thống điện: Do điện

lấy từ hệ thống vô cùng lớn, nên ta lấy Qtd = 0 (MVAr).
- Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống: Do hệ thống có
cơng suất vơ cùng lớn, nên ta lấy Qdt = 0 (MVAr).
- Qdd: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây
của mạng điện.
- QC: Tổng tổn thất công suất phản kháng do dung dẫn đường dây sinh
ra.


Ta có thể xem:

Qdd

QC

Từ cơng thức cân bằng cơng suất ta có:
113,025 + Qb = 103,734 + 20,7468
Qb = 11,4558 (MVAr).
Như vậy để hệ thống cân bằng, ta cần bù thêm một lượng công suất
phản kháng cho hệ thống là: 11,4558 MVAr.
1.4. Xác định công suất bù sơ bộ.
Bù sơ bộ ưu tiên cho những hộ có cos thấp (bù đến cos = 0,9
xa.
Công suất bù cho hộ thứ i nào đó được tính như sau:

0,95) và ở


Qbi = Qi - Qi’ = Pi (tg i - tg i’)
Trong đó:

+ Qi, Pi: Cơng suất của hộ thứ i trước khi bù.
’

+ Qi : Công suất phản kháng của hộ thứ i sau khi bù.

+ Tg i’: Tính theo cos i’ của hộ thứ i sau khi bù.
Theo vị trí nguồn và số liệu phụ tải đã cho, ta thấy:
+ Phụ tải 5 có cos thấp nhất (0,77), tiếp đến là phụ tải 2 (0,78), phụ tải 1
và 3 (0,8), phụ tải 6 (0,81), phụ tải 4 (0,82).
+ Phụ tải 3 ở xa nguồn nhất, tiếp đến lần lượt là các phụ tải 2,4,5,1,6.
Vậy với nguyên tắc bù sơ bộ như trên ta tiến hành bù lần lượt cho các hộ: 5;
2; 3; 4; 1; 6.
1.4.1. Công suất phản kháng bù cho hộ số 5.
Giả sử khi bù cơng suất phản kháng thì hệ số cơng suất của hộ 2:
cos 5’ = 0,9

tg 5’ = 0,484

Công suất phản kháng bù cho hộ số 5:
Qb5 = Q5 – Q5’ = P5(tg 5 - tg 5’) = 22 x (0,829 - 0,484) = 7,59(MVAr).
Lượng bù cơng suất phản kháng cịn lại:
Qb – Qb5 = 11,4558 –7,59= 3,8658(MVAr).


1.4.3. Công suất phản kháng bù cho hộ số 2.
Lượng Qb dư còn lại là: 2,8548 MVAr, ta tiến hành bù hết cho hộ 1.
Ta có: Qb2 = Q2 – Q2’= P2(tg 2 - tg 2’) = 3,8658
tg 2’ = (P2x tg 2 – Qb2)/P2= (21 x 0,802 -3,8658)/21 = 0,62
cos 3’ = 0,85
Bảng 1.3. Số liệu về phụ tải trước và sau khi bù

Phụ tải
Pmax(MW)
Cos
Tg
Qmax(MVAr)
Smax (MVA)

1
22
0,8
0,75
16,5
27,5

2
21
0,78
0,802
16,842
26,92

3
24
0,8
0,75
18
30

4
23

0,82
0,698
16,054
28,05

5
22
0,77
0,829
18,238
18,83

6
25
0,81
0,724
18,1
30,86


cos ’

0,8

0,85

0,8

0,82

0,9

0,81

Tg ’

0,75

0,62

0,75

0,698

0,484

0,724

Qb(MVAr)
Q'max(MVAr)
S'max (MVA)

0
16,5
22+j16,5

3,8658
13,02
21+j13,02

0
18
24+j18

0
16,054
23+j16,054

7,59
10,648
22+j10,648

0
18,1
25+j18,1