Đề án thiết kế lưới điện khu vực: Phân tích nguồn và phụ tải, phương án nối dây và lựa chọn điện áp

Phân tích nguồn điện bao gồm việc xác định công suất, điện áp và hệ số công suất của các nguồn cung cấp. Trong trường hợp này, nguồn điện chính là một nhà máy nhiệt điện với 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 70 MW, điện áp định mức 11 kV và hệ số công suất 0,85. Ngoài ra, còn có một hệ thống điện với công suất vô cùng lớn và hệ số công suất 0,85. Thông tin này giúp xác định khả năng cung cấp điện năng của hệ thống. Điều quan trọng là đảm bảo nguồn điện có đủ công suất đáp ứng nhu cầu của phụ tải trong các điều kiện vận hành khác nhau, bao gồm cả chế độ hoạt động bình thường và chế độ sự cố. Việc lựa chọn nguồn điện phù hợp dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống điện. Dữ liệu về nguồn điện là yếu tố then chốt trong thiết kế lưới điện, ảnh hưởng trực tiếp đến lựa chọn điện áp, thiết kế đường dây và các thiết bị khác.

Phân tích phụ tải điện tập trung vào việc xác định các thông số của phụ tải, bao gồm công suất, hệ số công suất, điện áp và loại phụ tải. Bản đồ phân bố phụ tải cho thấy vị trí của 6 phụ tải, trong đó có 1 phụ tải loại III và 5 phụ tải loại I. Mỗi phụ tải có công suất cực đại (Pmax) và công suất cực tiểu (Pmin) khác nhau. Hệ số công suất (cos φ) cũng được cung cấp cho từng phụ tải. Điện áp thứ cấp định mức của tất cả phụ tải là 22 kV. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại (Tmax) là 4200 giờ. Dữ liệu này được sử dụng để tính toán tổng công suất yêu cầu của phụ tải, từ đó xác định công suất cần thiết của nguồn điện. Phân tích phụ tải điện giúp đánh giá nhu cầu điện năng của khu vực và là cơ sở để lựa chọn các thiết bị phù hợp, đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp. Việc phân loại phụ tải cũng giúp xác định yêu cầu về độ tin cậy và an toàn của hệ thống.

Cân bằng công suất tác dụng là quá trình đảm bảo sự cân bằng giữa tổng công suất phát của các nguồn điện và tổng công suất tiêu thụ của các phụ tải. Điều này đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định và hiệu quả. Công thức cân bằng công suất tác dụng được thể hiện như sau: ∑PF = ∑Pyc = m∑Ppt + ∑ΔPmđ. Trong đó, ∑PF là tổng công suất tác dụng phát, ∑Pyc là công suất tác dụng yêu cầu của phụ tải, m là hệ số đồng thời, ∑Ppt là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ, và ∑ΔPmđ là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp. Việc tính toán này giúp xác định tổng công suất yêu cầu của hệ thống và đảm bảo nguồn cung cấp đủ công suất. Trong trường hợp này, nguồn điện được giả định là đáp ứng đủ công suất yêu cầu. Cân bằng công suất tác dụng là một phần quan trọng của thiết kế lưới điện, đảm bảo hoạt động an toàn và tin cậy của hệ thống.

Cân bằng công suất phản kháng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì điện áp ổn định của hệ thống điện. Công suất phản kháng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng cung cấp. Công thức cân bằng công suất phản kháng được thể hiện như sau: ∑QF = m∑Qpt + ∑ΔQB + ∑ΔQL – ∑QC. Trong đó, ∑QF là tổng công suất phản kháng phát, m là hệ số đồng thời, ∑Qpt là tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải, ∑ΔQB là tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp, ∑ΔQL là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây, và ∑QC là tổng công suất phản kháng do dung kháng của đường dây. Việc cân bằng công suất phản kháng giúp xác định lượng công suất phản kháng cần thiết để duy trì điện áp ở mức chấp nhận được. Tính toán này hỗ trợ trong việc lựa chọn các thiết bị bù trừ công suất phản kháng, đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp và hiệu quả kinh tế của hệ thống. Cân bằng công suất phản kháng là một phần thiết yếu của thiết kế lưới điện, góp phần nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.

Thiết kế lưới điện yêu cầu lựa chọn phương án nối dây tối ưu, đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và kinh tế. Một số phương án nối dây phổ biến bao gồm mạng điện hình tia, mạng điện liên thông và mạng điện mạch vòng. Mỗi phương án có ưu điểm và nhược điểm riêng. Mạng hình tia đơn giản nhưng độ tin cậy thấp. Mạng liên thông dễ thi công nhưng tổn thất lớn. Mạng mạch vòng độ tin cậy cao nhưng phức tạp và tốn kém. Tài liệu này đề xuất phương pháp chia lưới điện thành các nhóm nhỏ, từng nhóm có nhiều phương án nối dây. Sau đó, dựa trên phân tích kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu cho từng nhóm, cuối cùng kết hợp các phương án nhóm lại thành phương án tối ưu toàn hệ thống. Việc chia nhóm phụ thuộc vào vị trí địa lý và công suất phụ tải. Thiết kế lưới điện đòi hỏi sự cân bằng giữa độ tin cậy, chất lượng điện năng và hiệu quả kinh tế. Việc lựa chọn phương án nối dây thích hợp góp phần đảm bảo các yêu cầu này.

Lựa chọn điện áp định mức là bước quan trọng trong thiết kế lưới điện. Điện áp định mức ảnh hưởng đến chi phí đầu tư, tổn thất điện năng và chất lượng điện năng cung cấp. Việc lựa chọn điện áp được thực hiện dựa trên công suất truyền tải, khoảng cách giữa các nguồn và phụ tải, và loại sơ đồ nối dây. Công thức kinh nghiệm để tính toán điện áp định mức được trình bày, giúp xác định điện áp phù hợp cho từng đoạn đường dây. Tài liệu này trình bày cách tính toán điện áp cho từng nhóm phụ tải và từng phương án nối dây. Tính toán tổn thất điện áp trên các đường dây là cần thiết để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp. Tổn thất điện áp quá lớn sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện. Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp giúp giảm thiểu tổn thất điện áp. Lựa chọn điện áp và tính toán tổn thất là các bước quan trọng trong thiết kế lưới điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của hệ thống.