ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

LỜI NÓI ĐẦU
===***===
Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của nước ta trong giai đoạn
hiện nay yêu cầu tăng không ngừng về sản lượng điện, cũng như về chất
lượng điện năng. Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở rộng các nhà
máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn. Mặt khác, để
đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải,
phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo
các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế. Điều này đặt ra những nhiệm vụ
quan trọng đối với các kỹ sư ngành hệ thống điện, Một trong những nhiệm
vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện,
Thiết kế là một lĩnh vực quan trọng và khó khăn trong công việc của
người kỹ sư nói chung, đặc biệt đối với các kỹ sư hệ thống điện,
Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảng
đường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về
thiết kế điện cho mạng điện khu vực.Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta
hiểu biết tổng quan nhất về mạng lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những
nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện như xác định hướng và các
thông số của các đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…
những nguyên tắc tổ chức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các
nguồn nguyên vật liệu để phát triển năng lượng … Bên cạnh đó còn giúp
chúng ta có những hiểu biết nhất định về phương hướng nghề nghiệp trong
tương lai,
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thanh Sơn đã tận tình giúp đỡ em
hoàn thành đồ án môn học này.

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

1


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn
Sinh viên
Nguyễn Mạnh Trí

CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1.Phân tích nguồn:
1.1.1.Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

2


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn
( Tỉ lệ 1 ô =10x10km)

1.1.2.Nhận xét nguồn có công suất vô cùng lớn(VCL)

Phụ tải

I

II

III

IV

V

VI

VII

Pmax,MW

15

20

25

30

40

30

20

III

I

I

Pmin

90% Pmax

Cosφ

0,9

Loại hộ

I

III

I

I

Nguồn có công suất VCL có khả năng đáp ứng được mọi yêu cầu về công
suất của phụ tải và đảm bảo chất lượng điện áp:

-

-

Nguồn có công suất VCL đảm bảo điện áp trên thanh góp cao áp
không đổi khi xảy ra mọi biến động về công suất phụ tải dù xảy ra
ngắn mạch
Nguồn có công suất (≥5÷7)lần công suất phụ tải.

1.2.Phân tích phụ tải:
1.2.1.Số liệu về các phụ tải trong bảng sau:
Trong đó:

Pmin= 90%Pmax

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

3


Đồ án môn học lưới
-

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Bảng số liệu phụ tải :

Ph

ụ
tải

Loại
PT

1
2
3
4
5
6
7

I
III
I
I
III
I
I

Smax

Pmax

Qmax

Smin

Pmin

Qmin

(MVA)

(MW)

(MVAR
)

(MVA
)

(MW)

(MVAR
)

16,67
22,22
27,78
33,33
44,44
33,33
22,22

15,00
20,00
25,00

30,00
40,00
30,00
20,00

7,20
9,60
12,00
14,40
19,20
14,40
9,60

15,00
20,00
25,00
30,00
40,00
30,00
20,00

13,50
18,00
22,50
27,00
36,00
27,00
18,00

6,48

8,64
10,80
12,96
17,28
12,96
8,64

Cos

0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9

Tmax

Ycđ
(h)

(kV
)

4400
4400
4400
4900
4900

4400
4400

22
22
22
22
22
22
22

1.2.2. Nhận xét về các phụ tải:
Có 7 hộ phụ tải (từ phụ tải 1 tới phụ tải 7) chia thành 2 loại phụ tải:
- Hộ phụ tải loại I (gồm 5 phụ tải:1,3,4,6,7 chiếm 71,43% ) :là loại
phụ tải rất quan trọng phải cung cấp điện liên tục.Nếu gián đoạn cung cấp
điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm trọng ảnh hưởng đến an ninh, quốc phòng,an
ninh,chính trị,tính mạng con người,và thiệt hại nhiều về kinh tế.Vì thế mỗi
phụ tải loại I phải được cấp điện bằng 1 lộ đường dây kép và TBA có 2 máy
biến áp làm việc song song để đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng.
- Hộ phụ tải loại III ( gồm phụ tải 2,5 chiếm 28,57% ): là loại phụ tải
có mức quan trọng thấp hơn,để giảm chi phí đầu tư thì mỗi phụ tải chỉ cần
cấp điện bằng 1đường dây đơn và 1 máy biến áp,
Công suất Pmin = 80%Pmax
- Các phụ tải đều có điện áp phía hạ U H=22kV và hệ số công suất
cosφ=0,9
-Phụ tải 1,2,3,6,7 có Tmax=4400h, phụ tải 4,5 có Tmax=4900h
- Yêu cầu điều chỉnh điện áp:
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

4

UH

T
T
KT
KT
T
KT
KT


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

+ Trong mạng thiết kế mạng điện cho hộ phụ tải (3, 4, 6, 7) yêu cầu
điều chỉnh điện áp khác thường (KT) nên độ lệch điện áp thỏa mãn:
Chế độ phụ tải cực đại: du%=+5%Udm
Chế độ phụ tải cực tiểu: du%=0%Udm
Chế độ sự cố

: du%= 0 5%Udm

+ Các phụ tải (1,2 và 5) yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) nên
phạm vi điều chỉnh điện áp thỏa mãn:
Chế độ phụ tải cực đại: du%+2, 5%
Chế độ phụ tải cực tiểu: du%+7, 5%

Chế độ sau sự cố

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

: du% -2, 5%.

5


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

CHƯƠNG II
CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI, XÁC ĐỊNH
CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
2.1.Cân bằng công suất nguồn và phụ tải
Để đảm bảo sự ổn định chế độ vận hành trong hệ thống điện thì điện năng
do các nhà máy điện trong hệ thống sản xuất phải cân bằng với điện năng
tiêu thụ,Do đó chúng ta phải cân bằng công suất,
Vì nguồn ta sử dụng có thanh góp hệ thống có công suất VCL nên có thể
đáp ứng mọi yêu cầu về công suất và chất lượng điện áp cho tất cả các phụ
tải khi xảy ra mọi biến động về công suất phụ tải,Vì thế, ta không cần cân
bằng công suất,
2.1.1.Cân bằng công suất tác dụng :
PF = Pyc
PF - tổng công suất do nguồn cung cấp phát ra,
Pyc - tổng công suất yêu cầu của mạng điện,

Pyc = m,

Ppt +

P

m- hệ số đồng thời ; chọn m =1,

Ppt - tổng công suất ở chế độ Smax,

P - tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện thiết kế,
Trong khi tính toán có thể lấy:
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

6


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

P = 5% ∑ Ppt

PF = Pyc =

= 1,05 ( 15+20+25+30+40+30+20)
= 1,05

180

= 189 MW
2.1.2 .Cân bằng công suất phản kháng :
- Việc cân bằng công suất phản kháng giữ cho điện áp trên lưới luôn
bằng điện áp vận hành,
QF + Qb = Qyc
QF - tổng công suất phản kháng của nguồn cung cấp:QF = PF

tgφF

Qyc - tổng công suất mạng điện yêu cầu,

Qyc = m

Qpt +

QL -

QC +

QB

Chọn m=1

QL - tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại,

QC - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây
sinh ra,

Trong khi tính toán sơ bộ :
SV:Nguyễn Mạnh Trí

QL =

Lớp Đ4_H2

7

QC


Đồ án môn học lưới
Do đó:

QL -

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn
QC = 0

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

Trong tính toán sơ bộ:

QB =15%, m∑Qpt

=
Qyc
=

1,15(7,2+9,6+12+14,4+19,2+14,4+9,6)

=

1,15,.86,4

=

99,36 MVAr

QF = 189

0,48 = 90,72 MVAr

Vậy ta có:

Qb = Qyc – Q
= 99,36 – 90,72
= 8,64 MVAr

- Vậy cần bù công suất phản kháng là : 8,64 MVAr
Phân chia bù cho các phụ tải theo nguyên tắc: hộ phụ tải càng có cosφ thấp
và càng xa, công suất lớn thì càng được phân chia bù công suất phản kháng
nhiều, nhưng hệ số cosφ không được quá 0,95,
Ta có các phụ tải có cùng cosφ nên ưu tiên bù cho các phụ tải ở xa, công
suất lớn,Công thức bù cho hộ tiêu thụ thứ I được tính như sau:
Qbù = Qi – Pi,tgφmới
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

8


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Ta chọn hai vị trí bù tại phụ tải 4 và 5:
+Bù 3,64 MVAr tại phụ tải 4
Spt3 = 30 + j( 14,4– 3,64) = 30 + j10,76 MVA
Cosφmới = 0,941
+Bù 4 MVAr tại phụ tải 5,
Spt5 = 40 + j( 19,2 – 4 ) = 40 + j15,2 MVA
Cosφmới = 0,935
Kết quả bù sơ bộ như sau:
Ph
ụ
tải
1
2
3
4
5
6
7

Smax=P +jQ (MVA)

Smin=Pmin+jQmin
(MVA)

15+j7,2
20+j9,6
25+j12
30+j10,76
40+j15,2
30+j14,4
20+j9,6

SV:Nguyễn Mạnh Trí

13,5+j6,48
18+j8,64
22,5+j10,8
27+j17,33
36+j22,06
27+j12,96
18+j8,64

Lớp Đ4_H2

9

Cosφmới
0,9
0,9
0,9
0,941

0,935
0,9
0,9


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

CHƯƠNG III
ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ
TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT
3.1. Chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện
Vì điện áp định mức ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu về kinh tế cũng
như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. và phụ thuộc vào nhiều yếu tố
nên việc lựa chọn điện áp định mức rất quan trọng.Công thức kinh nghiệm
trong lựa chọn điện áp định mức Uđm :

Trong đó:

: Điện áp vận hành trên đoạn dây thứ i (kV)
: Chiều dài đoạn dây thứ i (km)
: Công suất lớn nhất trên đoạn dây thứ i (MW)
ni: số lộ đường dây.

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

10

Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Ta có bảng số liệu sau:
Phụ Smax=Pmax+jQmax
tải
(MVA)

Smin=Pmin+jQmin
(MVA)

Pmax số Li (km)
lộ
(MW)

Ui (kV)

58,75

1

15+j7,2

15

2

2

20+j9,6

20

1

3

25+j12

25

2

4

30+j10,76

30

2

5

40+j15,2

40

1

6

30+j14,4

30

2

7

20+j9,6

20

2

63,2
4
84,8
5
44,7
2
42,4
3
76,1
6
42,4
3

50

87,32
67,89
72,94
116,14
72,94
62,89

Từ bảng số liệu trên thì điện áp trong khoảng (58,75 5116,14) nên ta chọn
điện áp định mức cho mạng điện là Udm= 110KV.

3.2. Các phương án nối dây
Nhận xét: các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều
vào sơ đồ nối dây của mạng điện.Vì vậy các sơ đồ mạng điện phải đảm bảo
tính khả thi và cạnh tranh cao.Các sơ đồ mạng điện phải có chi phí hằng năm
và vốn đầu tư nhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết,chất
lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuận tiện và an toàn tỏng vận
hành,khả năng áp dụng các công nghệ cao cũng như đáp ứng được các phụ
tải phát triển.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
-

Cung cấp điện liên tục
Đảm bảo chất lượng điện năng

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

11


Đồ án môn học lưới
-

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Đảm bảo thuận lợi cho thi công,vận hành,có tính linh
hoạt cao
Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
Đảm bảo chất lượng về kinh tế

Mạng thiết kế điện gồm 1 nguồn điện và 7 phụ tải,trong đó có 2 phụ tải loại
III và 5 phụ tải loại I. Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng 1 lộ đường
dây kép,còn các hộ phụ tải loại III thì được cấp điện bằng 1 đường dây đơn.
Dựa vào vị trí và đặc điểm của các phụ tải mà ta chia các phụ tải ra làm ba
nhóm:
+ Nhóm I: chỉ có phụ tải 7
+ Nhóm II: gồm có các phụ tải 1, 2, 3,
+ Nhóm III: gồm có các phụ tải 4, 5, 6,
Từ cách chia nhóm các phụ tải như trên, ta có các phương án đi dây như sau:

•

Nhóm I: Có một phương án đi dây duy nhất là phụ tải 7, phụ tải loại
I, ta dùng 1 đường dây kép:
Phương án 1

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

12


Đồ án môn học lưới

•

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Nhóm II: gồm 3 phụ tải 1, 2, 3, Trong đó phụ tải 1, 3 là phụ tải loại I
còn phụ tải 2 là phụ tải loại III, Từ đó ta có ba phương án đi dây

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

13


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

+Phương án 2

+Phương án 3:

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

14


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

+Phương án 4:

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

15


Đồ án môn học lưới

•
•

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Nhóm III: gồm ba phụ tải 4,5 ,6, Trong đó phụ tải 4 và phụ tải 6 là
phụ tải loại I, còn phụ tải 5 là phụ tải loại III, Ta cũng đề ra ba phương
án đi dây như sau:

+Phương án 5:
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

16


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

+Phương án 6:

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

17


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

+Phương án 7:
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

18


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

3.3. Tính tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp
3.3.1.Tính toán chọn tiết diện dây dẫn
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

19


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép AC là loại dây dẫn có độ dẫn
điện tốt,đảm bảo độ bền cơ học cao,sử dụng ở mọi cấp điện áp và được sử
dụng rộng rãi trong thực tế
Do mạng điện thiết kế có U dm=110kA nên tiết diện dây dẫn thường
được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt:

Trong đó:

: Mật độ kinh tế của dòng điện

: Điện áp định mức (kA)
: Công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực

đại(MVA)
: Số lộ đường dây
: Dòng điện cực đại đường dây chế độ làm việc bình
thường
Ta có loại dây dẫn sử dụng để truyền tải là dây AC và thời gian sử dụng
công
Suất cực đại Tmax dao động từ khoảng 4400 đến 4900 do đó ta chọn J kt=1,1
A/mm2,

Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo

SV:Nguyễn Mạnh Trí

công thức:

Lớp Đ4_H2

20


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Ta tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành
vầng quang , độ bền cơ của đường dây và điều kiện phát nóng của dây dẫn:
-Để không xuất hiện hiện tượng vầng quang trên các dây dẫn AC, đối với mức điện áp

110kV thì các dây nhôm lõi thép phải có tiết diện Fdd≥70mm2
- Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về vầng
quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra về độ bền cơ học của dây dẫn
- Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần phải có
điều kiện sau:

Trong đó: Isc là dòng điện của dây dẫn trong chế độ sự cố
Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dòng điện, phụ thuộc vào bản
chất và tiết diện dây dẫn
K

là

hệ

số

hiệu

chỉnh

theo nhiệt

độ.Lấy

k=

0,

8

ứng

với

t=25℃

Đối với đường dây kép thì
Đối với đường dây đơn khi có sự cố xảy ra thì sẽ dẫn đến mất điện
3.3.2.Tiêu chuẩn tổn thất điện áp
Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ
phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình
thường và chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây:

Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận
tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm
trong khoảng:

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

21


Đồ án môn học lưới

Trong đó

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

: tổn thất điện áp lúc sự cố lớn nhất
: Tổn thất điện áp khi bình thường

Ta tính tổn thất điện áp theo công thức:

: công suất tác dụng ,công suất phản kháng trên đường dây thứ i
(MW,MVAR )
kháng của đường dây thứ i (Ω)

Trong đó:

: điện trở tác dụng và điện

và

Với dây đơn thì n=1, với dây kép thì n=2
Đối với đường dây kép, nếu đứt 1 dây thì tổn thất điện áp trên đường dây là:

3.3.3. Tính toán cụ thể với từng phương án
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

22


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Nhóm 1



Phương án 1

Chọn tiết diện dây dẫn :

Chọn loại dây dẫn AC-70 có tiết diện chuẩn là 70mm2 và Icp=265A

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

23


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Kiểm tra theo điều kiện vầng quang thì dây dẫn đã chọn có:
(Thỏa mãn điều kiện)
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:

Thỏa mãn điều kiện phát nóng
SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

24


Đồ án môn học lưới

GVHD:TS.Trần Thanh Sơn

Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây:

Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:

Tổn thất điện áp khi xảy ra sự cố đứt 1 dây trên đoạn N-1:

Nhóm 2



Phương án 2:

Đoạn đường dây N-1:

SV:Nguyễn Mạnh Trí

Lớp Đ4_H2

25