Đồ án tốt nghiệp thiết kế đường dây 35kv cung cấp điện cho khu vực xã bình nhân trên địa bàn huyện chiêm hóa

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp thiết kế đường dây 35kv cung cấp điện cho khu vực xã bình nhân trên địa bàn huyện chiêm, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu

• Tác giả: Nguyễn Duy Hiến
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Hiếu
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định
• Chuyên ngành: Hệ thống điện
• Đề tài: Thiết kế đường dây 35kV cung cấp điện cho khu vực xã Bình Nhân trên địa bàn huyện Chiêm Hóa
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về dự án thiết kế đường dây 35kV xã Bình Nhân

Dự án thiết kế đường dây 35kV cung cấp điện cho xã Bình Nhân, huyện Chiêm Hóa là một công trình quan trọng nhằm phát triển kinh tế xã hội tại vùng miền núi. Xã Bình Nhân, nằm cách trung tâm huyện 16km về phía tây, hiện chưa có lưới điện quốc gia. Với nhu cầu công suất khoảng 700kW, công trình này được Công ty điện lực Tuyên Quang và Điện lực Chiêm Hóa quan tâm đầu tư. Thiết kế đường dây cao áp 35kV là giải pháp cấp điện hiệu quả, đảm bảo chất lượng điện và độ tin cậy cung cấp. Việc xây dựng cung cấp điện là bước ngoặt để rút ngắn khoảng cách kinh tế giữa nông thôn và thành thị, giữa miền núi và đồng bằng.

1.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã Bình Nhân

Xã Bình Nhân nằm tại huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang, một vùng miền núi với địa hình phức tạp. Toàn huyện có 23 xã và thị trấn Vĩnh Lộc với diện tích đất lâm nghiệp khá lớn nhưng chưa được khai thác hiệu quả. Điều kiện kinh tế địa phương còn nhiều khó khăn do cơ sở hạ tầng chưa hoàn thiện, đặc biệt là cung cấp điện cho xã vẫn chưa được thực hiện.

1.2. Sự cần thiết của dự án

Thiết kế đường dây 35kV là yêu cầu cấp bách để đưa điện quốc gia đến xã Bình Nhân. Công trình này sẽ tạo điều kiện phát triển nông nghiệp, công nghiệp địa phương, nâng cao đời sống nhân dân. Hệ thống điện hiện đại sẽ giúp các hoạt động sản xuất, học tập, y tế hoạt động hiệu quả hơn, góp phần xây dựng xã hội.

II. Nhu cầu phụ tải và tính toán công suất

Tính toán phụ tải điện cho xã Bình Nhân là bước quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống điện 35kV. Dựa trên khảo sát thực tế, nhu cầu công suất của xã khoảng 700kW. Phương pháp tính toán phụ tải được thực hiện thông qua việc phân tích thị phụ tải ngày, dự báo nhu cầu điện từng thời đoạn. Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm dòng điện định mức, điện áp rơi, tổn thất công suất trên đường dây cao áp 35kV. Số liệu phụ tải là cơ sở để lựa chọn kích thước dây dẫn, chọn cột móng, thiết kế trạm biến áp 35/0,4kV phù hợp với nhu cầu thực tế.

2.1. Phương pháp tính toán phụ tải

Tính toán phụ tải được thực hiện dựa trên khảo sát nhu cầu điện của các hộ dân, cơ sở sản xuất kinh doanh tại xã Bình Nhân. Phương pháp xác định phụ tải cao nhất trong ngày, phụ tải bình quân, hệ số công suất. Cơ sở tính toán đường dây 35kV là công suất khoảng 700kW cho phép lựa chọn thiết bị phù hợp.

2.2. Dự báo phụ tải tương lai

Dự báo phụ tải xã Bình Nhân được xây dựng dựa trên tốc độ phát triển kinh tế, tăng trưởng dân số. Với sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp địa phương, nhu cầu cung cấp điện sẽ tăng từ 5-10% mỗi năm. Thiết kế hệ thống điện phải có khả năng mở rộng để đáp ứng nhu cầu tương lai.

III. Thiết kế phần cơ khí đường dây cao áp

Thiết kế phần cơ khí đường dây 35kV bao gồm tính toán dây dẫn, chọn loại cột móng, tính toán ứng suất và độ võng của dây. Lựa chọn dây dẫn phải đảm bảo tính toán kỹ thuật: dòng điện định mức, giới hạn điện áp rơi dưới 5%, tổn thất công suất thấp. Cột móng đường dây 35kV được chọn dựa trên tải trọng gió, tuyết, độ dốc địa hình. Tính toán ứng suất cơ học của dây dẫn đảm bảo an toàn trong mọi điều kiện thời tiết. Độ võng của dây phải được kiểm tra theo tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo khoảng cách an toàn với mặt đất và công trình lân cận.

3.1. Tính toán lựa chọn dây dẫn

Lựa chọn dây dẫn cho đường dây 35kV dựa trên tiêu chí: dòng điện định mức, điện trở, tổn thất công suất, giá thành. Dây dẫn thường dùng là loại Al/St (nhôm/thép) với tiết diện phù hợp. Tính toán kỹ thuật đảm bảo mật độ dòng an toàn, điện áp rơi không vượt quá 5%.

3.2. Kiểm tra độ bền cột và ứng suất

Kiểm tra độ bền cột móng xã Bình Nhân thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN. Tính toán tải trọng tối đa do gió, tuyết tác dụng. Kiểm tra độ võng dây và ứng suất cơ học đảm bảo an toàn. Cột cuối đường dây 35kV phải chịu tải trọng lớn hơn cột trung gian.

IV. Quản lý vận hành và xử lý sự cố đường dây 35kV

Quy trình quản lý vận hành (QLVH) đường dây 35kV xã Bình Nhân bao gồm kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng, vệ sinh dây dẫn và cột móng. Xử lý sự cố đường dây cao áp yêu cầu quy trình nghiêm ngặt: xác định điểm sự cố, phương án dải/thu quân, khôi phục cấp điện. Khi phát hiện sự cố, quy trình xử lý bao gồm: cắt nhanh đường dây, sơ cứu nhân viên, tìm nguyên nhân, sửa chữa, kiểm tra lại trước khi phát điện. Quản lý vận hành đòi hỏi đội ngũ nhân viên kỹ thuật được đào tạo chuyên nghiệp, có kiến thức về hệ thống điện cao áp, quy trình an toàn lao động, sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân đúng cách.

4.1. Yêu cầu quản lý vận hành định kỳ

Quản lý vận hành đường dây 35kV yêu cầu kiểm tra định kỳ hàng tháng, hàng quý. Kiểm tra tình trạng dây dẫn, cột móng, tiếp địa, thiết bị bảo vệ. Bảo dưỡng đường dây bao gồm vệ sinh dây, bôi trơn, sửa chữa kịp thời hư hỏng. Lập sổ ghi chép chi tiết vận hành hệ thống điện.

4.2. Phương án xử lý nhanh sự cố

Xử lý sự cố đường dây 35kV phải nhanh chóng, an toàn. Khi phát hiện sự cố: cắt đường dây cao áp, xác định vị trí, thực hiện sửa chữa. Quy trình xử lý bao gồm bước kiểm tra lại trước khi phát điện. Đội ngũ quản lý vận hành phải được tập huấn thường xuyên về xử lý sự cố, an toàn lao động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1. Nhiệm vụ thiết kế và sự cần thiết của công trình Chiêm Hóa là một huyện miền núi nằm ở phía bắc tỉnh Tuyên Quang với tổng diện tích 1. Toàn huyện có 23 xã và thị trấn Vĩnh Lộc, là một huyện miền núi, địa hình địa thế tương đối phức tạp. Phần diện tích đồng bằng chủ yếu chỉ có thị trấn Vĩnh Lộc của huyện.

Do điều kiện tự nhiên phức tạp nên việc đi lại giao lưu buôn bán giữa các xã với nhau, giữa các xã với trung tâm huyện gặp nhiều khó khăn. Tuy huyện có diện tích đất lâm nghiệp khá lớn nhưng do chưa được đầu tư đúng mức, đời sống của nhân dân còn nhiều khó khăn nên việc phát triển trồng cây công nghiệp chưa được chú trọng và chưa có định hướng phát triển. Chính vì vậy, đời sống của nhân dân trong huyện gặp nhiều khó khăn. Xã Bình Nhân là một trong những xã ở nằm phía tây của huyện, cách trung tâm huyện 16km.

Do điều kiện địa hình và kinh tế hiện nay, xã chưa có lưới điện quốc gia. Được sự quan tâm đầu tư của Công ty điện lực Tuyên Quang, Điện lực Chiêm Hóa và sự cố gắng của nhân dân trong xã nên hiện nay công trình điện khí hóa xã Bình Nhân đang trong giai đoạn khả thi. Việc xây dựng cung cấp điện cho xã là một việc làm cần thiết bởi nó là bước ngoặt, là đòn bẩy để phát triển kinh tế, từ đó rút ngắn khoảng cách về kinh tế giữa nông thôn và thành thị, giữa miền núi và đồng bằng. Tuy nhiên, việc thiết kế thi công công trình điện đang đặt ra cho chúng ta rất nhiều vấn đề: thiết kế, xây dựng như thế nào để có được một công trình đảm bảo chất lượng điện, độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo an toàn với chi phí nhỏ nhất.

Điều kiện tự nhiên và điều kiện kinh tế xã hội 1. Điều kiện tự nhiên * Vị trí địa lý Bình Nhân là một xã nhỏ nằm ở phía Tây của huyện Chiêm Hóa – tỉnh Tuyên Quang, cách Thành phố Tuyên Quang khoảng 80km về phía Tây Bắc. Địa giới hành chính xã: - Phía Đông giáp xã Kim Bình, huyện Chiêm Hóa - Phía Tây giáp xã Nhân Lý, huyện Chiêm Hóa - Phía Nam giáp xã Kiến Thiết, huyện Yên Sơn - Phía Bắc giáp xã Vinh Quang, huyện Chiêm Hóa * Điều kiện địa hình Bình Nhân là xã có đặc điểm địa hình của một vùng trung du miền núi. Toàn xã được chia cắt bởi con sông Gâm và nhiều đồi núi bao bọc.

* Diện tích tự nhiên Tổng diện tích toàn xã là 2492ha, bao gồm: Đất thổ cư: 40,61 ha chiếm 1,63% tổng diện tích đất tự nhiên toàn xã. Đất canh tác nông nghiệp: 1095,23ha chiếm 43,95% tổng diện tích toàn xã trong đó bao gồm đất trồng lúa, hoa màu, ao cá,… Còn lại là đất chưa sử dụng, chiếm tới 17,02%. ĐẶC ĐIỂM NGUỒN ĐIỆN, LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH PHỤ TẢI 2. Nguồn cung cấp điện Hiện nay trên địa bàn xã có tuyến đường dây 35kV mới được hoàn thành và đi qua.

Đường dây này được cung cấp điện từ lộ 376 của TBA 110/35kV của huyện Chiêm Hóa với dung lượng 1x40+1x25 MVA. Vì vậy lưới điện được cấp điện từ đường trục chính 35kV chạy qua xã, cách trạm biến áp trung gian 110/35 kV là 20 km. Nhánh cấp điện cho các TBA xã Bình Nhân có chiều dài 9,5km điểm đầu được đấu tại cột 53 lộ 376, điểm cuối: TBA của xã 2. Tính toán phụ tải Thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy.

Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các phụ tải để từ đó vạch ra phương thức cấp điện. Đánh giá tổng thể ta thấy: xã Bình Nhân là khu vực nông thôn, với phụ tải chủ yếu là sinh hoạt và các hoạt động sản xuất nông nghiệp, không có khu công nghiệp hay những khu sản xuất yêu cầu cấp điện liên tục vì vậy ta xếp xã thuộc nhóm phụ tải loại III. Cơ sở tính toán phụ tải và phương pháp tính Xác định tổng công suất cần cấp cho xã đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc lựa chọn máy biến áp, lựa chọn các phần tử trong mạng cao áp và tính toán thiết kế đường dây tải điện. Để tính toán tổng công suất cần cấp cho xã ta lần lượt tính toán công suất của từng thôn.

Theo khảo sát thực tế xã Bình Nhân gồm 05 thôn ta có bảng phân bố công suất phụ tải của xã dưới đây: Bảng 1. 1: Phân bố công suất phụ tải của xã Bình Nhân Phụ tải Phụ tải Phụ tải Tổng Thôn Số hộ sinh hoạt công cộng sản xuất cộng (kW) (kW) (kW) (kW) Đồng Tâm 144 97 14 35 146 Đồng Tân 148 100 14 35 149 Nhân Lý 108 73 10 26 109 Bình An 152 103 18 44 165 Bình Tân 122 82 14 35 131 Tổng 674 455 70 175 700 Phụ tải tính toán được xác định theo công thức: Trong đó: Pmax là tổng công suất đặt Kdt là hệ số đồng thời Công suất phản kháng tính toán: Qtti = Ptti.tan i Công suất biểu kiến tính toán: Stti = √ P2tt +Q2tt Thôn Công Hệ số cosφ Ptt Qtt Stt suất đặt đồng (kW) (kVAr) (kVA) (kW) thời Kdt Đồng Tâm 146 0,75 0,85 109,5 67,86 128,8 Đồng Tân 149 0,75 0,85 111,75 69,26 131,5 Nhân Lý 109 0,6 0,85 65,4 40,53 76,9 Bình An 165 0,7 0,85 115,5 71,58 135,9 Bình Tân 131 0,75 0,85 98,25 60,89 115,6 Tổng cộng 700 500,4 310,1 588,7 2. Dự báo phụ tải Dựa trên tốc độ tăng trưởng kinh tế của xã và xu hướng gia tăng nhu cầu sử dụng điện. Giả sử tốc độ tăng trưởng phụ tải trung bình 8%/năm.

Công thức tính nhu cầu sử dụng điện trong tương lai: Trong đó: Pt là phụ tải dự kiến sau t năm P0 là công suất hiện tại r là tốc độ tăng trưởng (%) t là số năm. Ta có kết quả dự báo như bảng dưới đây: Bảng 2. 1: Bảng kết quả dự báo phụ tải trong 10 năm Hiện tại 10 năm Thôn Ptt Qtt Stt Ptt Qtt Stt (kW) (kVAr) (kVA) (kW) (kVAr) (kVA) Đồng Tâm 109,5 67,86 128,8 236,4 146,5 278,1 Đồng Tân 111,75 69,26 131,5 241,3 149,5 283,9 Nhân Lý 65,4 40,53 76,9 141,2 87,5 166,0 Bình An 115,5 71,58 135,9 249,4 154,5 293,4 Bình Tân 98,25 60,89 115,6 212,1 131,5 249,6 Tổng cộng 500,4 310,1 588,7 1080,3 669,5 1271,0  Dự kiến sau 10 năm, công suất yêu cầu gấp hơn 1,6 lần so với hiện tại. Điều này đòi hỏi thiết kế hệ thống điện phải có khả năng mở rộng và đáp ứng trong tương lai.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ TUYẾN ĐƯỜNG DÂY CAO ÁP CẤP ĐIỆN CHO XÃ 3. Tuyến đường dây trung áp cấp điện cho xã lấy từ trạm biến áp 110/35kV đưa về trạm đầu tiên trên địa phận xã, chiều dài của tuyến đường dây cáp áp dài 9,5km đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo nguồn, điện liên tục cho việc sinh hoạt và sản xuất của các thôn xóm trong xã vì vậy khi thiết kế tuyến đường dây cao áp ta phải đặc biệt chú trọng đến độ tin cậy về mặt cơ học của đường dây và lựa chọn các phần tử trên đường dây phù hợp với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đảm bảo vốn đầu tư và độ an toàn của hệ thống. Tính toán dây dẫn. Vì cấp điện cho 1 xã là hộ tiêu thụ điện số 3 do đó ta chỉ cần cấp điện theo 1 lộ.

Ta có: Itt = = 20,96 (A) Chọn tiết diện dây theo điều kiện kinh tế. Fkt = Lấy Tmax = 3500h  tra bảng ta được JKT = 1,1. Vậy chọn dây AC với tiết diện tối thiểu. * Kiểm tra theo tổn thất điện áp và phát nóng cho phép.

- Theo tổn thất điện áp. Ta có dây AC - 50:   = 331,01 (V) UCP = 5% Uđm = = 1750 V  UCP > U - Theo điều kiện phát nóng cho phép. Với ISC = 2Itt = 2. 20,96 = 41,92 (A) Mà dây AC - 50 có ICP = 170A  ISC < ICP 3.

Chọn cột móng. Trên đường dây hệ thống cấp điện từ 35kV trở xuống thường hay dùng 2 loại cột bê tông cốt thép để truyền tải điện đó là cột li tâm và cột vuông. Ở đây ta chọn cột li tâm để truyền tải điện từ huyện về xã. - Chọn khoảng cột, l = 100m.

- Chọn cột: Dây dẫn 3 pha đặt trên cùng 1 xà, cột chôn sâu 2m, cột li tâm cao 12m. Tại các vị trí trung gian đặt cột LT 12B, vị trí đầu và cuối tuyến đặt 2 cột LT12C. Cột mua tại Xí nghiệp bê tông li tâm Đông Anh có các thông số cho theo bảng sau: Qui cách D1/D2-H Lực đầu cột PCP Loại Mác bê tông V, m3 M(kg) (mm) KG LT12B 190/300-12000 400 0,44 1200 720 LT12C 190/300-1200 400 0,44 1200 900 - Chọn xà, sứ: Các cột trung gian dùng xà đơn X1. Cột đầu cuối dùng xà kép X2 X2Xµ l¾ p cét k?o 20 20 Xµ l¾ p cét trung gian 50 240 50 400 Xà làm = thép góc L73.

Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60. 6 Chọn sứ: Dùng sứ cách điện chuỗi do Xí nghiệp thủy tinh Hải Phòng sản xuất. 1 pha dùng 8 bát sứ, mỗi cột có một sứ đỡ. Sø c¸ch ®iÖn chuçi Chọn móng cột: Dùng móng cột không cấp.

Với cột trung gian móng có kích thước 1. Với cột đầu cuối móng có kích thước 1,2. Höôù ng truyeà n Höôù ng truyeà n 1,2m 1m 1,2m 1,4m 2m 2m 3. Tính toán ứng suất và độ võng của dây.

Hệ số nở dài của dây phức hợp AC là: AC = Trong đó: Al : hệ số nở dài của nhôm. 10-6 (1/0C) Fe: Hệ số nở dài của thép. EAl: Mô đun đàn hồi của vật liệu nhôm. 103 N/mm2 a: Tỉ số tiết diện tính toán.

a= Với  a = 5,95 Thay số ta có: AC = = 19,167. Mô đun đàn hồi của vật liệu dây phức hợp: EAC = = 80,49. Hệ số kéo dài đàn hồi dây AC: AC = = 0,0124. 10-3 m2/N Ứng suất cho phép của vật liệu nhôm: Alcp = Với n: hệ số an toàn; n = 2 Algh = 156 N/mm2  Alcp = = 78 (N/mm2) Ta có AC bão = Trong đó: 0 = 250C (nhiệt độ môi trường chế tạo dây).