đồ án thiết kế lưới điện

Đồ án lới điện phân phối

GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Lớp:D8H3

Chơng 1:
PHÂN TíCH NGUồN Và PHụ TảI. cÂN BằNG CÔNG SUấT
I. Phân tích nguồn và phụ tải
1. Phân tích nguồn
Nguồn có hệ thống công suất vô cùng lớn
Hệ số công suất nguồn: cosN=0.85
2. Phân tích phụ tải
a. Có 7 phụ tải loại I

Tổng công suất cực đại:

=33+20+31+19+23+27+30=183MW
Thời gian sử dụng công suất lớn nhất:
Tmax=4900 h
maxi

b. Điện áp danh định thứ cấp: 10 V
Yêu cầu điều chỉnh điện áp: Tải khác thờng (kt)
c. Bảng tổng hợp công suất các phụ tải
Hệ số công suất: cos=0.88
Qmax= Pmax*tan
max

=Pmax+i*Qmax

Pmin=70%Pmax
Qmin=Pmin*tan
=Pmin+i*Qmin

min

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 1


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Lớp:D8H3

Thứ tự
phụ tải

Pmaxi

cos

tan

Qmaxi

maxi

Pmini

Qmini

mini

1

33

0.88

0.53

17.49

33+17.49i

23.1

12.24

23.1+12.243i

2

20

0.88

0.53

10.6

20+10.6i

14

7.42

14+7.42i

3

31

0.88

0.53

16.43

31+16.43i

21.7

11.5

21.7+11.501i

4

19

0.88

0.53

10.07

19+10.07i

13.3

7.049

13.3+7.049i

5

23

0.88

0.53

12.19

23+12.19i

16.1

8.533

16.1+8.533i

6

27

0.88

0.53

14.31

27+14.31i

18.9

10.02

18.9+10.017i

7

30

0.88

0.53

15.9

30+15.9i

21

11.13

21+11.13i

II. Cân bằng công suất
1. Cân bằng công suất tác dụng
Giả sử nguồn điện cung cấp đủ công suất tiêu dùng cho các phụ tải, do đó sự cân
bằng công suất điện biểu diễn bằng biểu thức sau:
=
Trong đó:
: Công suất tiêu dùng phát ra của nguồn
: Tổng công suất tiêu dùng yêu cầu của hệ thống

Mà:

=m
m

+

max

+

: Là hệ số đồng thời ( ở đây lấy m = 1)

: Tổng công suất tiêu dùng trong chế độ phụ tải cực đại

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 2


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối



Lớp:D8H3

= maxi=33+20+31+19+23+27+30= 183MW
max



: Tổng tổn thất công suất tác dụng trong lới

max

=5%

=1835%= 9.15 MW

: Tổng công suất dự trữ


Vậy:

=

=0 vì

lấy từ thanh cái cao áp.

=183+9.15= 192.15 MW.

2. Cân bằng công suất phản kháng



Tổng công suất phản kháng do nguồn phát ra: ( cosN=0.85=> tanN=0.619 )
F = tanN x F = 0.619 192.15= 118.94 MVAr
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống:

=m.max +

YC

BA

+L-C+

dt

Trong đó:
m=1 ( là hệ số đồng thời )
max : Tổng công suất phản kháng của phụ tải ở chế độ cực đại.
max= maxi=17.49+10.6+16.43+10.07+12.19+14.31+15.9=96.99



MVAr

Giả sử tổng công suất phản kháng của đờng dây bằng tổng công
suất phản kháng do điện dung đờng dây sinh ra:

=C

L



BA

: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp.

BA=



Vậy:

Ta thấy:

YC

dt

YC

<

15% x max= 15% 96.99= 14.548 MVAr
: Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống
dt = 0.
= 96.99+14.548= 111.538 MVAr
F

Nh vậy không phải bù công suất phản kháng.

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 3


Đồ án lới điện phân phối

GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Chơng 2: dự KIếN CáC PHƯƠNG áN NốI DÂY

Phơng án 1:

Phơng án 2:

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 4

Lớp:D8H3


Đồ án lới điện phân phối

GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Phơng án 3:

I. Phơng án 1

Chơng 3: TíNH TOán kỹ thuật các phơng án

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 5

Lớp:D8H3


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Lớp:D8H3

1. Cân bằng công suất
=max1
=max2
N-3=max3
N-4=max4

=max5
=max6
N-7=max7

N-1

N-5

N-2

N-6

2. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Điện áp tính toán của từng đoạn đờng dây đợc tính theo công thức kinh nghiệm:
Utt=4.34 (kV)
Trong đó:



l : Chiều dài đờng dây (km)

P : Công suất truyền tải trên đờng dây (MW)

Đối với đờng dây N-1 : Utt1=4.34=103.07 (kV)
Tơng tự ta có kết quả tính điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện trong
bảng sau:
Đờng dây
i

(MVA)

N-1

33+17.49i

i

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Pi (MW)

li (km)

Điện áp
tính toán
Utti (kV)

33

36.06

103.07

Page 6

Điện áp định
mức của mạng
điện Uđm (kV)


Đồ án lới điện phân phối

N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

20+10.6i
31+16.43i
19+10.07i
23+12.19i
27+14.31i
30+15.9i

20
31
19

23
27
30

58.31
41.23
80.62
44.72
78.10
70.71

84.41
100.59
85.12
88.17
98.02
101.85

Lớp:D8H3

110

3. Chọn tiết diện dây dẫn
Mạng điện 110kV đợc thực hiện chủ yếu bằng các đờng dây trên không. Các dây dẫn đợc sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thờng đợc đặt trên các cột
bê tông cốt thép hay cột thép tùy địa hình đờng dây chạy qua. Khoảng cách trung bình
hình học giữa dây dẫn các pha là Dtb=5.5 m.
Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng
điện Jkt. Với thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=4900h thì mật độ kinh tế của
dòng điện là Jkt=1.1 A/mm2.

Tiết diện của dây dẫn đợc tính theo công thức:

Fi =
Iimax là dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên đờng dây thứ i (A) đợc xác định bởi công
thức:

Iimax =
Trong đó:
Smaxi: Công suất cực đại trên đờng dây thứ i (MVA)
n: Số mạch của đờng dây
Uđm: Điện áp định mức của mạng điện (kV)
Dựa vào giá trị của Fi, ta chọn Fitc gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo
thành vầng quang, độ bền cơ của đờng dây và điều kiện phát nóng cho phép.
Đối với đờng dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang và đảm bảo về cơ khí thì
các dây nhôm lõi thép phải có tiết diện F 70mm2.

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 7


Đồ án lới điện phân phối




GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Lớp:D8H3

Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Imax Icp
Với đờng dây lộ kép, ta xét thêm trờng hợp sự cố 1 mạch:
Isc Icp
với Isc=2.Imax
Trong đó:
Isc: Dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sự cố
Icp: Dòng điện cho phép lớn nhất ( Phụ thuộc bản chất và tiết diện dây)
Đối với đờng dây N-1:
IN-1max==98.01 A
FN-1===89.1 mm2
Chọn FN-1tc=95 mm2. Dòng điện cho phép lớn nhất trên đờng dây là: Icp=
330A.
Kiểm tra điều kiện phát nóng:
IN-1max=98.01A Icp=330A
Khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch đờng dây thì dòng sự cố chạy trên đờng
dây là Isc=2Imax=289.1=178.2 A
Dễ thấy: Isc< Icp
Nh vậy, tiết diện dây dẫn của đờng dây N-1 đã lựa chọn thỏa mãn các yêu
cầu kỹ thuật.



Tính toán tơng tự cho các đờng dây còn lại ta có bảng tính tiết diện nh sau:

Đờng
dây

Smaxi
(MVA)

l (km)

Imax
(A)

F
(mm2)

Ftc
(mm2)

Isc (A)

Icp (A)

N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

37.35
22.64
35.08
21.50

26.03
30.56
33.95

36.06
58.31
41.23
80.62
44.72
78.10
70.71

98.01
59.40
92.07
56.43
68.31
80.19
89.10

89.10
54.00
83.70
51.30
62.10
72.90
81.00

95
70

95
70
70
70
70

196.03
118.80
184.15
112.86
136.63
160.39
178.21

330
265
330
265
265
265
265

Vậy các đờng dây đã chọn đều thỏa mãn các điều kiện vầng quang và điều kiện
phát nóng.
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, ta xác định các thông số đơn vị
của đờng dây ro, xo, bo và tính các thông số tập trung R, X, B trong sơ đồ thay
thế của các đờng dây theo công thức:

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 8


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Lớp:D8H3

R= ();
X= ();
B= (S)
Với n là số mạch đờng dây. Ta có bảng thông số các đoạn đờng dây:
Đờng
dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

l (km)

Loại
dây

ro ()

xo ()

bo ()

R ()

X ()

B (S)

36.06
58.31
41.23
80.62
44.72
78.10
70.71

AC-95
AC-70
AC-95
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70

0.33
0.45
0.33
0.45

0.45
0.45
0.45

0.429
0.440
0.429
0.440
0.440
0.440
0.440

2.65
2.58
2.65
2.58
2.58
2.58
2.58

5.95
13.12
6.80
18.14
10.06
17.57
15.91

7.734
12.83

8.844
17.74
9.839
17.18
15.56

1.91
3.01
2.19
4.16
2.31
4.03
3.65

4. Tính tổn thất điện áp


Tổn thất điện áp cho phép trong chế độ làm việc bình thờng:



Tổn thất điện áp cho phép trong chế độ làm việc sự cố:



Tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i khi vận hành bình thờng là:



Đối với các đờng dây có hai mạch, nếu ngừng 1 mạch thì tổn thất điện áp là:

Xét đờng dây N-1:
=2.74%.
= 22.74=5.48%.
Tính toán tơng tự cho các đờng dây còn lại ta có bảng tính tổn thất điện áp:



Đờng
dây

N-1

N-2

N-3

N-4

N-5

N-6

N-7

Ubt%
Usc%

2.74
5.48

3.29
6.58

2.94
5.89

4.32
8.65

2.9
5.81

5.95
11.91

5.99
11.98

Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 1
là :
=<
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố :
<
Vậy phơng án 1 đã đạt đợc các chỉ tiêu về kỹ thuật.

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 9


Đồ án lới điện phân phối

GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Lớp:D8H3

II. Phơng án 2

1. Cân bằng công suất
=max1
N-2=max2
N-3=max3

=max5
N-7=max7

N-1

N-4
4-6

N-5

=max4+max6=19+10.07i + 27+14.31i=46+24.37i (MVA)

=max6= 27+14.31i (MVA)

2. Chọn điện áp định mức của mạng điện

Tính toán tơng tự phơng án 1 ta có bảng tính điện áp tính toán và điện áp định mức
của mạng điện.

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 10


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Đờng dây
i
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
4-6
N-7

i

Pi (MW)

(MVA)
33+17.49i

20+10.6i
31+16.43i
46+24.37i
23+12.19i
27+14.31i
30+15.9i

Điện áp
tính toán
Utti (kV)

li (km)

33
20
31
46
23
27
30

Lớp:D8H3

36.06
58.31
41.23
80.62
44.72
28.28
70.71

Điện áp định
mức của mạng
điện Uđm (kV)

103.07
84.41
100.59
124.02
88.17
93.11
101.85

110

3. Chọn tiết diện dây dẫn

Tính toán tơng tự nh phơng án 1, ta có bảng tính tiết diện dây dẫn:
Đờng
dây

Smax
i
(MVA
)

l (km)

Imax
(A)

F
(mm2
)

Ftc
(mm2
)

N-1

37.35

36.06

98.01

89.10

95

N-2

22.64

58.31

59.40

54.00

70

N-3

35.08

41.23

92.07

83.70

95

N-4

52.06

80.62

136.6
1

124.1
9

120

N-5

26.03

44.72

68.31

62.10

70

4-6

30.56

28.28

80.19

72.90

70

N-7

33.95

70.71

89.10

81.00

70

Isc (A)

Icp
(A)

196.0
3
118.8
0
184.1
5
273.2
3
136.6
3
160.3
9
178.2
1

330
265
330
380
265

265
265

Vậy các đờng dây đã chọn đều thỏa mãn các điều kiện vầng quang và điều kiện
phát nóng.
Bảng thông số các đoạn đờng dây

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 11


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Đờng
dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
4-6
N-7

Lớp:D8H3

l (km)

Loại
dây

ro ()

xo ()

bo ()

R ()

X ()

B (S)

36.06
58.31
41.23
80.62
44.72
28.28
70.71

AC-95
AC-70
AC-95
AC-120
AC-70
AC-70
AC-70

0.33
0.45
0.33
0.27
0.45
0.45
0.45

0.429
0.440
0.429
0.423
0.440
0.440
0.440

2.65
2.58
2.65
2.69
2.58
2.58
2.58

5.95
13.12
6.80
10.88
10.06

6.36
15.91

7.734
12.83
8.844
17.05
9.839
6.223
15.56

1.91
3.01
2.19
4.34
2.31
1.46
3.65

4. Tính tổn thất điện áp

Tính tơng tự phơng án 1, ta có bảng tính tổn thất điện áp:
Đờng
dây

N-1

N-2

N-3

N-4

N-5

4-6

N-7

N-4-6

Ubt%
Usc%

2.74
5.48

3.29
6.58

2.94
5.88

7.57
15.14

2.90
5.80

2.16

4.32

5.99
11.98

9.73

UN-4-6 bt%= UN-4 bt%+U4-6 bt%=7.57+2.16=9.73%
Tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 2 trong chế độ làm việc
bình thờng:


Khi xảy ra sự cố trên đờng dây N-4-6:

Vậy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 2 trong chế độ làm việc

sự cố là

Vậy phơng án 2 đã đạt đợc các chỉ tiêu về kỹ thuật.

III. Phơng án 3.

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 12


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Lớp:D8H3

1. Cân bằng công suất.
=max1
N-2=max2

=max5
N-6=max6
N-7=max7

N-1

N-5

Xét mạng kín N-3-4: Giả thiết đây là mạng điện đồng nhất có cùng tiết diện, bỏ qua tổn
thất trên đờng dây:
Dòng công suất trên đoạn N-3:
N-3===32.54+17.25i
(MVA)

Dòng công suất trên đoạn N-4:
N-4

=max3max4N-3=31+16.43i + 19+10.07i32.5417.25i= 17.46+9.25i (MVA).

Công suất chạy trên đoạn 3-4:
3-4

=N-3max332.54+17.25i3116.43i1.54+0.82i (MVA)

2. Chọn điện áp định mức của mạng điện

Tính toán tơng tự phơng án 1, ta có bảng tính điện áp tính toán và điện áp định mức
của mạng điện.
Đờng dây
i
N-1

(MVA)

Pi (MW)

li (km)

Điện áp
tính toán
Utti (kV)

33+17.49i

33

36.06

103.07

i

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 13

Điện áp định
mức của mạng
điện Uđm (kV)


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

N-2
N-3
N-4
3-4
N-5
N-6
N-7

20+10.6i

20
32.54
17.46
1.54
23
27
30

32.54+17.25i

17.46+9.25i
1.54+0.82i
23+12.19i
27+14.31i
30+15.9i

58.31
41.23
80.62
42.43
44.72
78.10
70.71

Lớp:D8H3

84.41
102.87
82.34
35.54
88.17
98.02
101.85

110

3. Chọn tiết diện dây dẫn
Xét riêng mạng kín :

Tính tiết diện các đoạn đờng dây trong mạng kín
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn N-3 là:
o



Chọn dây AC-185 có Icp=510A
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn N-4 là:
o



Tiết diện dây dẫn:

Tiết diện dây dẫn:

Chọn dây AC-95 có Icp=330A
Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn 3-4 là:
o

Tiết diện dây dẫn:

Chọn dây AC-70 có Icp=265A

Kiểm tra dây dẫn khi xảy ra sự cố.
Trờng hợp sự cố đờng dây N-3:

< Icp=330A
< Icp=265A
Trờng hợp sự cố đờng dây N-4:

< Icp=510A
< Icp=265A

N-4

=max 3+max 4 và

4-3

=max 3

N-3

=max 3+max 4 và

3-4

=max 4

Các đờng dây còn lại chọn tiết diện tơng tự phơng án 1, ta có bảng tính tiết diện:
Đờng
dây

Smax
i
(MVA
)

l (km)

Imax
(A)

F
(mm2
)

Ftc
(mm2
)

N-1

37.35

36.06

98.01

89.10

95

N-2

22.64

58.31

59.40

54.00

70

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 14

Isc (A)

Icp
(A)

196.0
3
118.8

330
265


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

N-5

26.03

44.72

68.31

62.10

70

N-6

30.56

78.10

80.19

72.90

70

N-7

33.95

70.71

89.10

81.00

70

0
136.6
3
160.3
9
178.2
1

Lớp:D8H3

265
265
265

Vậy các đờng dây đã chọn đều thỏa mãn điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng.
Bảng thông số các đoạn đờng dây:

Đờng
dây
N-1
N-2
N-3
N-4
3-4
N-5
N-6
N-7

l (km)

Loại
dây

ro ()

xo ()

bo ()

R ()

X ()

B (S)

36.06
58.31
41.23
80.62
42.43
44.72
78.10
70.71

AC-95
AC-70
AC-185
AC-95

AC-70
AC-70
AC-70
AC-70

0.33
0.45
0.17
0.33
0.45
0.45
0.45
0.45

0.429
0.440
0.409
0.429
0.440
0.440
0.440
0.440

2.65
2.58
2.84
2.65
2.58
2.58
2.58

2.58

5.95
13.12
3.50
13.30
9.55
10.06
17.57
15.91

7.734
12.83
8.432
17.29
9.334
9.839
17.18
15.56

1.91
3.01
2.34
4.27
2.19
2.31
4.03
3.65

4. Tính tổn thất điện áp

Xét mạch vòng:
Trong chế độ làm việc bình thờng :
Tổn thất điện áp trên đoạn N-3:

=2.14%

Tổn thất điện áp trên đoạn N-4:

=3.24%

Tổn thất điện áp trên đoạn 3-4:

=0.18%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng ở chế độ bình thờng là:

==3.24%
Trong chế độ làm việc sự cố:
Khi sự cố đờng dây N-3: N-4=max 3+max 4 =31+16.43i+19+10.07i=50+26.5i MVA và
3=max 3=31+16.43i MVA

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 15

4-


GV hớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lới điện phân phối

Lớp:D8H3

=9.28%
=3.71%

Khi sự cố đờng dây N-4:N-3=max 3+max 4= 50+26.5i MVA và

=19+10.07i MVA

3-4

=max

4

=3.29%
=2.28%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng ở chế độ sự cố là:


==9.28+3.17=12.45%
Các đờng dây còn lại làm tơng tự phơng án 1, ta có bảng :
Đờng
dây

N-1

N-2

N-3-4-N

N-5

N-6

N-7

Ubt%

2.74

3.29

3.24

2.90

5.95

5.99

Usc%

5.48

6.58

12.45

5.81

11.9

11.98

Từ bảng trên ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phơng án 3
là :
=<
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố :
=
Vậy phơng án 3 đã đạt đợc các chỉ tiêu về kỹ thuật.

Sinh viên:: Vũ Thu Trang

Page 16