ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN: Thiết kế mạng điện 110kv

ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN
Sinh viên thực hiện : Lại Vi Đạt
Mã số sinh viên

: 1321060065

Lớp

: Hệ thống điện A – K58

Ngày nhận đề tài : 01/11/2016
Ngày hoàn thành : 20/12/2016
A. Đề tài: Thiết kế mạng điện 110kv
B. Số liệu ban đầu


Nguồn điện

-Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ =0,8
-Điện áp thanh cái cao áp:
•
1,1Udm lúc phụ tải cực đại
•
1,05Udm lúc phụ tải cực tiểu
•
1,1Udm lúc sự cố

Phụ tải

1

2

3

4

5

6

Pmax (MW)

16

12

18

22

10

16

Cosφ (phụ tải)

0.8

0.75

0.75

0.8

0.75

0.8

Pmin (%Pmax)

40

40

40

40

40

40

Tmax (giờ/năm)

5500

5500

5500

5500

5500

5500

Yêu cầu cung
cấp điện

-

LT

LT

-

LT

LT

Uđm thứ cấp
trạm phân phối
(kV)

22

22

22

22

22

22

Yêu cầu điều
chỉnh điện áp
phía thứ cấp

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

-

Giá tiền 1kwh điện năng tổn thất: 1650 đồng.
Giá tiền 1kVAr thiết bị bù: 300.000 đồng.


1.

Sơ đồ nguồn và phụ tải

CHƯƠNG I : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
TRONG MẠNG ĐIỆN
I . Cân bằng công suất tác dụng
Sự cân bằng công suất tác dụng biểu diễn bằng biểu thức sau :
f

= tải + + td + Pdp

(1)

+ f : tổng công suất tác dụng phát ra từ các nguồn
+ tải : tổng công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ max
tải

= Pmax1 + Pmax2 + Pmax3 + Pmax4 + Pmax5 + Pmax6


= 16 + 12 + 18 + 22 + 10 + 16 = 94 (MW)
+ : tổng tổn hao công suất tác dụng trên lưới điện
= dây dẫn + MBA
= (3 5)

tải

Tính toán sơ bộ : = 0,05tải = 0,05 . 94 = 4,7 (MW)
+ td : tổng công suất tác dụng tự dùng các Nhà Máy Điện phụ thuộc
vào

Loại máy phát Thuỷ điện : Ptd = ( 1 2 ) Pf
Nhiệt điện : Ptd = ( 8 Pf
Chọn loại máy phát nhiệt điện : td = 0,1f
+ Pdp : công suất tác dụng dự phòng toàn hệ thống
Pdp = 10tải = 0,1 . 94 = 9,4 (MW)
Vậy (1)  f = tải + 0,05tải + 0,1f + tải
 0,9f = 94 + 4,7 + 9,4
 f

= 108,1 (MW)

II . Cân bằng công suất phản kháng
Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện được biểu diễn
bằng công thức sau :
f

+ b = tải + + td + Qdp (2)

+ f : tổng công suất phản kháng các nguồn
f

Vậy

= f . tgf
f

(cos f = 0,8 tgf = 0,75)

= 108,1 . 0,75 = 81,075 (MVAR)

+ b : tổng công suất bù (cần xác định)
+ tải : tổng công suất phản kháng các phụ tải


Qtải i = Ptải i . tgi
Sau khi tính toán ta thu được bảng :
Phụ tải 1

Phụ tải 2

Phụ tải 3

Phụ tải 4

Phụ tải 5

Phụ tải 6

Ptải i (MW)

16

12

18

22

10

16

Tgi

0,75

0,881

0,881

0,75

0,881

0,75

Qtải i (MVAR)

12

10,572

15,858

16,5

8,81

12

tải

= Qtải1 + Qtải2 + Qtải3 + Qtải4 + Qtải5 + Qtải6
=12 + 10,572 + 15,858 + 16,5 + 8,81 +12
Vậy tải = 75,74 (MVAR)

+ : tổng tổn hao công suất phản kháng trong lưới điện
= dây dẫn + MBA
Qdây dẫn = QL QC 0


MBA

= ( 10 15 ) tải
= 0,1 . tải = 0,1 . 75,74
= 7,574 (MVAR)

+ td : tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nguồn phát điện
td




td
td

= td . tgtd

( cos td cos f )

= 0,1f . tgtd

= 0,1 . 108,1 . 0,75 = 8,1075 (MVAR)

+ Qdp : tổng công suất phản kháng dự phòng cho toàn hệ thống
Qdp = Pdp . tgdp
Cos TB =
=

(cosdp cosTB tải = cos TB hệ thống)


= 0,778



Tg dp = 0,807
Qdp = 9.4 . 0,807 = 7,585 (MVAR)

Vậy (2)  81.075 + b = 75,74 + 7,574 + 8,1075 + 7,585


b

= 17,9315 (MVAR)

CHƯƠNG II : ĐỀ XUẤT CÁC
PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
A . Đề xuất phương án

•
-

•

Các yêu cầu khi đề xuất phương án nối dây :
Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải phải cao
Đảm bảo chất lượng điện năng
Về kinh tế : giá thành phải hạ,tổn thất điện năng phải nho
An toàn đối với người và thiết bị
Linh hoạt trong vận hành và phải có khả năng phát triển trong
tương lai
Các phương án : Dựa vào vị trí địa lý và yêu cầu ta lựa chọn 5
phương án nối dây như sau :


Phương Án 1 :

Phương Án 2 :

Phương Án 3:


Phương Án 4 :

Phương Án 5:


B . Tính toán kỹ thuật cho các phương án
I . Phương án 1 :

1 . Điện áp định mức mạng điện
Việc lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện có thể ảnh hưởng
rất lớn đến các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của mạng điện . Do đó điện
áp định mức phải được lựa chọn sao cho hợp lý.
Điện áp định mức phụ thuộc vào công suất tác dụng và khoảng
cách truyền tải.
Điện áp định mức của hệ thống được tính theo công thức sau :
U = 4,34 .
Trong đó :
P : công suất truyền tải (MW)
l : khoảng cách truyền tải (km)
Sau khi tính toán ta thu được bảng :


Phụ tải
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6

P (MW)
16
12
18
22
10

16

L (km)
50,99
36,05
64,03
36,05
60
58,31

Upt (kV)
76,39
65,84
81,80
85,89
64,67
77,30

Ta thấy : 60 (KV) < Uđm < 150 (KV)
Từ số liệu trên,ta chọn cấp điện áp 110kV : Uđm = 110kV

2 . Lựa chọn tiết diện dây dẫn
A . Đoạn đường dây N – 1 :
-

Công suất chạy trên đoạn N1 :
SN1 = S1 = 16 + j12 (MVA)

-

Dòng điện chạy trên đoạn N1 :
IttN1 = = = 0,10497 (kA) = 104,97 (A)

-

Tiết diện dây dẫn :
Với thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 5500 (h/năm) thi
mật độ kinh tế của dòng điện là : Jkt = 1 (A/mm2)
2
 FN1 = = = 104,97 (mm )
2
 Tra bảng ta chọn tiết diện đoạn N1 : AC-120 (mm ) và
dòng cho phép Icp = 390 (A)
Kiểm tra điều kiện dòng nung nóng cho phép :

•
-

Lúc binh thường :
Dây dân AC-120 có dòng cho phép Icp = 390 (A)
Ta thấy IttN1 = 104,97 (A) < IcpN1



-

Đạt yêu cầu

Khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch :
Dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn còn lại là :

ISCN1 = 2.IttN1 = 2 . 104,97 = 209,94 (A) < IcpN1
 Đạt yêu cầu

Như vậy,tiết diện dây dẫn của đoạn dây đã lựa chọn thoả mãn các yêu
cầu kỹ thuật .
Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau :
Đoạn n
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6

1
2
2
1
2
2

P
Q
IMAX
(MW) (MVAR)
(A)
104,97
16
12
41,97

12
10,572
62,48
18
15,585
144,34
22
16,5
34,98
10
8,81
52,49
16
12

F
(mm2)

FTC
(mm2)

ISC
(A)

ICP
(A)

104,97
41,97
62,48

144,34
34,98
52,49

AC-120
AC-70
AC-70
AC-150
AC-70
AC-70

209,94
83,94
124,97
288,68
69,95
104,97

390
265
265
450
265
265

Vậy các đoạn đường dây đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.
•

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp :
Tra bảng,dây dẫn AC-120 có r0 = 0,27 (Ω/km)

x0 = 0,373 (Ω/km)
Ta có :
RN1 = r0 . lN1 = 0,27 . 50,99 = 13,77 (Ω)
XN1 = x0 . lN1 = 0,373 . 50,99 = 19,02 (Ω)
*Lưu ý : với dây kép : Rij = ; Xij =


-

Ở chế độ làm việc binh thường :
Ta có : = 10
Có : = .100


-

= . 100
= 3,71 <
Đảm bảo yêu cầu

Ở chế độ sự cố :
Ta có : = 20%
% = 2 . = 2 . 3,71 = 7,4 % < %
 Đảm bảo yêu cầu

Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau :
Đoạn n
N–1
N–2
N–3

N–4
N–5
N–6

FTC
(mm2)

1 AC-120
2 AC-70
2 AC-70
1 AC-150
2 AC-70
2 AC-70

L (km)
50,99
36,05
64,03
36,05
60
58,31

r0
(Ω/k
m)

xo
(Ω/k
m)

R
(Ω)

X
(Ω)

%

%

0,27
0,46
0,46
0,21
0,46
0,46

0,373
0,44
0,44
0,365
0,44
0,44

13,77
8,29
14,73
7,57
13,80
13,41

19,02
7,93
14,09
13,16
13,20
12,83

3,71
1,52
4,01
3,17
2,10
3,05

7,42
3,04
8,02
6,34
4,20
7,10

Vậy tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ binh thường là :
% = 3,71 %
Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là :
% = 7,42 %
Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.

II . Phương án 2 :

1 . Điện áp định mức mạng điện
Tính toán tương tự như phương án 1 ta có bảng sau :
Phụ tải
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
2–6

P (MW)
16
28
18
22
10
16

L (km)
50,99
36,05
64,03
36,05
60
53,85

Upt (kV)
76.39
95.92

81.80
85.89
64.67
76.75

Từ số liệu trên,ta chọn cấp điện áp 110kV : Uđm = 110kV

2 . Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện dòng
nung nóng cho phép
Tính toán tương tự phương án 1 :


Đoạn n
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
2–6

1
2
2
1
2
2

P
Q
IMAX

F
FTC
ISC
ICP
2
2
(MW) (MVAR) (A) (mm ) (mm )
(A) (A)
104.97 104.97 AC-120 209.94 390
16
12
28
22,572 94.38 94.38 AC-95 188.77 330
18
15,585 62.48 62.48 AC-70 124.97 265
144.34 144.34 AC-150 288.68 450
22
16,5
34.98 34.98
AC-70
69.95 265
10
8,81
52.49 52.49
AC-70 104.97 265
16
12

Tiết diện các đoạn dây dẫn đã chọn đều thoải mãn yêu cầu kỹ thuật.

3 . Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tính toán tương tự phương án 1 :
Đoạn n
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
2–6

FTC
(mm2)

L
(km)

1 AC-120 50,99
2 AC-70 36,05
2 AC-70 64,03
1 AC-150 36,05
2 AC-120
60
2 AC-70 53,85

r0
xo
(Ω/km (Ω/km)
)
0.27
0.34

0.46
0.21
0.46
0.46

0.373
0.429
0.44
0.365
0.44
0.44

R
(Ω)

X
(Ω)

%

%

13.77
6.13
14.73
7.57
13.80
12.39

19.02

7.73
14.09
13.16
13.20
11.85

3.71
2.86
4.01
3.17
2.10
2.81

7.42
5.72
8.02
6.34
5.2
5.62

= +
= 2,86 + 2,81 = 5,67 %
Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ làm việc binh thường là :
= 5,67% < 10%
Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là :
= 11,34% < 20%


Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.

III . Phương án 3 :

1 . Điện áp định mức mạng điện
Tính toán tương tự như các phương án trên ta có bảng sau :
Phụ tải
6–1
N–2

P (MW)
16
12

L (km)
44,72
36,05

Upt (kV)
75.61
65.84


N–3
N–4
N–5
N–6

18
22
10
32

64,03
36,05
60
58,31

81.80
85.89
64.67
104.12

Từ số liệu trên,ta chọn cấp điện áp 110kV : Uđm = 110kV

2 . Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện dòng
nung nóng cho phép
Tính toán tương tự như các phương án trên :
Đoạn n
6–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6

1
2
2
1
2
2

P
Q
IMAX
F
FTC
2
(MW) (MVAR) (A) (mm ) (mm2)
104.97 104.97 AC-120
16
12
12
10,572 41.97 41.97 AC-70
18
15,585 62.48 62.48 AC-70
144.34 144.34 AC-150
22
16,5
34.98 34.98
AC-70
10
8,81
104.97 104.97 AC-120
32
24

ISC
(A)

ICP

(A)

209.94
83.94
124.97
288.68
69.95
209.95

390
265
265
450
265
390

Tiết diện các đoạn dây dẫn đã chọn đều thoải mãn yêu cầu kỹ thuật.

3 . Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tính toán tương tự các phương án trên :

Đoạn n

FTC

L

r0

xo

R

X


(mm2)
6–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6

(km)

1 AC-120 44,72
2 AC-70 36,05
2 AC-70 64,03
1 AC-150 36,05
60
2 AC-70
2 AC-120 58,31

(Ω/km (Ω/km)
)
0.34
0.46
0.46
0.21

0.46
0.46

0.429
0.44
0.44
0.365
0.44
0.44

(Ω)

(Ω)

%

%

15.20
8.29
14.73
7.57
13.80
13.41

19.18
7.93
14.09
13.16
13.20

12.83

3.91
1.52
4.01
3.17
2.10
6.09

7.82
3.04
8.02
6.34
4.20
12.18

= +
= 6.09 + 3.91 = 10 %
Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ làm việc binh thường là :
= 10% 10%
Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là :
= 20% 20%
Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.

IV . Phương án 4 :


1 . Điện áp định mức mạng điện
Tính toán tương tự như các phương án trên ta có bảng sau :
Phụ tải

6–1
N–2
N–3
5–4
N–5
N–6

P (MW)
16
12
18
22
32
32

L (km)
44,72
36,05
64,03
50
60
58,31

Upt (kV)
75.61
65.84
81.80
87.42
104.28
104.12

Từ số liệu trên,ta chọn cấp điện áp 110kV : Uđm = 110kV

2 . Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện dòng
nung nóng cho phép
Tính toán tương tự như các phương án trên :


Đoạn n
6–1
N–2
N–3
5–4
N–5
N–6

1
2
2
1
2
2

P
Q
IMAX
F
(MW) (MVAR) (A) (mm2)
104.97 104.97
16

12
12
10,572 41.97 41.97
18
15,585 62.48 62.48
144.34 144.34
22
16,5
32
28,192 111.92 111.92
104.97 104.97
32
24

FTC
(mm2)

ISC
(A)

ICP
(A)

AC-120
AC-70
AC-70
AC-150
AC-120
AC-120

209.94
83.94
124.97
288.68
223.84
209.95

390
265
265
450
390
390

Tiết diện các đoạn dây dẫn đã chọn đều thoải mãn yêu cầu kỹ thuật.

3 . Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tính toán tương tự các phương án trên :
Đoạn n
6–1
N–2
N–3
5–4
N–5
N–6

1
2
2
1

2
2

FTC
(mm2)
AC-120
AC-70
AC-70
AC-150
AC-120
AC-120

L
(km)
44,72
36,05
64,03
50
60
58,31

r0
(Ω/km
)
0.34
0.46
0.46
0.21
0.46
0.46

= +
= 6,09 + 3,91 = 10 %

xo
(Ω/km)
0.429
0.44
0.44
0.365
0.44
0.44

R
(Ω)

X
(Ω)

15.20
8.29
14.73
10.50
13.80
13.41

19.18
7.93
14.09
18.25

13.20
12.83

%

%

3.91 7.82
1.52 3.04
4.01 8.02
4.40 8.80
6.73 13.46
6.09 12.18


= + = 6,73 + 4.4 = 11.13 %
Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ làm việc binh thường là :
= 11.13% > 10%
Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là :
= 22.26% > 20%
Vậy phương án này KHÔNG thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.

V . Phương án 5 :

1 . Điện áp định mức mạng điện
Các đoạn N – 1,N – 3,N – 4,N – 6 tính tương tự như các phương án trên.
Riêng với đoạn mạch vòng , trước khi tính toán phải xác định được dòng
công suất chạy trên các đoạn đường dây. Để xác định các dòng công suất
ta cần giả thiết rằng : mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây
đều có cùng một tiết diện.



Xác định sơ bộ dòng công suất cho mạng điện kín N25 theo chiều dài.


5

N

2

Sơ đồ thay thế : với nguồn N và N’là như nhau về công suất và góc pha
N

60km

50km
5

36,05k
m
2

== 13,15 + j11,58 – (12 + j10.572)
= 1,15 + j1,008 =1,53

Tính toán tương tự như các phương án trên ta có bảng sau :

N’

Phụ tải
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6
5–2

P (MW)
16
12
18
22
10
16
1,15

L (km)
50,99
36,05
64,03
36,05
60
58,31
50

Upt (kV)
76.39

65.84
81.80
85.89
64.67
77.30
35.89

Từ số liệu trên,ta chọn cấp điện áp 110kV : Uđm = 110kV

2 . Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện dòng
nung nóng cho phép
Tính toán tương tự như các phương án trên :
Đoạn n
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6
5–2

1
1
2
1
1
2
1

P

Q
IMAX
F
FTC
ISC
ICP
2
2
(MW) (MVAR) (A) (mm ) (mm )
(A) (A)
104.97 104.97 AC-120 209.94 390
16
12
12
10,572 83.94 83.94 AC-95 187.88 330
18
15,585 62.48 62.48 AC-70 124.97 265
144.34 144.34 AC-150 288.68 450
22
16,5
69.95 69.95
AC-70
139.9 265
10
8,81
52.49 52.49
AC-70 104.97 265
16
12
8.03

8.03
AC-70
16.06 265
1,15
1,008

Tiết diện các đoạn dây dẫn đã chọn đều thoải mãn yêu cầu kỹ thuật.

3 . Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tính toán tương tự các phương án trên :


Đoạn n
N–1
N–2
N–3
N–4
N–5
N–6
5–2

FTC
(mm2)

L
(km)

1 AC-120 50,99
1 AC-70 36,05
2 AC-70 64,03

1 AC-150 36,05
60
1 AC-70
2 AC-70 58,31
50
1 AC-70

r0
xo
(Ω/km (Ω/km)
)
0.27
0.34
0.46
0.21
0.46
0.46
0.46

0.373
0.429
0.44
0.365
0.44
0.44
0.44

R
(Ω)

X
(Ω)

%

%

13.77
12.26
14.73
7.57
27.60
13.41
23

19.02
15.47
14.09
13.16
26.40
12.83
22

3.71
2.57
4.01
3.17
4.20
3.05
0.40

7.42
5.14
8.02
6.34
8.40
6.1
0.8

= +
= 4,2 + 0.4 = 4,6 %
= + = 2,57 + 0,4 = 2,97%
Tổn thất điện áp lớn nhất ở chế độ làm việc binh thường là :
= 4,6% < 10%
Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là :
= 9,2% < 20%
Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.

III: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY TỐI ƯU


Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:

Z = (atc + avh ) V + ∆ A.C
Trong đó :


Z: là hàm chi phí tổn thất hàng năm (đồng).
atc =



atc : hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn,
-

1
Ttc

1
8

= = 0,125

Ttc: thời gian tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư



avh: hệ số khấu hao hao mòn thiết bị ,ở đây lấy avh = 4% =0,04



V : vốn đầu tư xây dựng đường dây

V = Σx.V0i.li = ΣVi

-

V0i : chi phí cho 1 đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi.

-

li : chiều dài chuyên tải thứ i ,(km)
Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép trên 1 cột x=1,6



∆A: tổn thất điện năng (kWh)
( Pi 2 max + Qi2 max)
.Ri
∑
2
U đm
i =1
6

∆A = Σ∆Pmax.τ =

τ

-

∆P: tổn thất công suất toàn hệ thống khi phụ tải cực đại, (kW)

-

τ: thời gian tổn thất lớn nhất phụ thuộc vào phụ tải và tính
chất của phụ tải được tính bằng công thức:
τ = (0,124 + Tmaxtb.10-4)2.8760 (h)
Với Tmax: thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và lấy bằng Tmax =

5500 h
τ = (0,124 + 5500.10-4)2.8760 = 3979,5 (h)


C: đơn giá, C = 1650đ

Bảng suất đầu tư với dây đơn theo 439/QĐ-BXD