THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC……………………………….……….3
CHƯƠNG 1:PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN CẦN THIẾT KẾ……………………...3
1.1. Sơ đồ địa lý các nút trong mạng điện…………………………………….………..3
1.2. Nguồn cung cấp điện………………………………………………………....……3
1.3. Phụ tải……………………………………………………………………...…..…..4
CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN…………..…..6
2.1. Cân bằng công suất tác dụng………………………………………………………6
2.2. Cân bằng công suất phản kháng………………………………...……………..…..7
2.3. Tính sơ bộ chế độ vận hành của các nhà máy……………………….…………….8
CHƯƠNG 3: THÀNH LẬP VÀ TÍNH TỐN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI
ĐIỆN…………………………………………….………………...………...….13
3.1. Phương pháp tính tốn và lựa chọn chung cho mạng điện………………….….....13
3.2. Phương pháp tính tốn kỹ thuật các phương án……………………………..……16
3.3. Tính tốn kỹ thuật phương án1…………………………………………….……..22
3.4. Tính tốn kỹ thuật phương án 2……………………………………………….….33
3.5. Tính tốn kỹ thuật phương án 3………………………………………………..…37
3.6. Tính tốn kỹ thuật phương án 4…………………………………………………..41
3.7. Tính tốn kỹ thuật phương án 5…………………………………………………..46
CHƯƠNG 4: SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN…………………………..…52
4.1. Phương án 1……………………………………………………………………….53
4.2. Phương án 2……………………………………………………………………….55
4.3. Phương án 3…………………………………………………………………..…..56
4.4. Phương án 4………………………………………………………………...……..57
4.5. Phương án 5………………………………………………………………...……..58
4.6. Tổng kết và lựa chọn phương án thiết kế…………………………………………59

CHƯƠNG 5: CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC
TRẠM, SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN………………….………….60
1


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

5.1. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp tăng áp……….……………......….60
5.2. Chọn máy biến áp trong các trạm hạ áp………………………………….....….…61
5.3. Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ nối điện toàn hệ thống…………………………......…63
CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN……….65
6.1. Phương pháp tính tốn………………………………………………….…….…..65
6.2. Chế độ phụ tải cực đại…………………………………………………..…….….66
6.3.Chế độ phụ tải cực tiểu…………………………………………………………....76
6.4. Chế độ sau sự cố ……………………………………………………………..…..84
CHƯƠNG 7: TÍNH ĐIỆN ÁP CÁC NÚT VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG
MẠNG ĐIỆN…………………………………………………………………………91
7.1. Tính điện áp các nút trong mạng điện……………………………………..……..91
7.2. Điều chỉnh điện áp trọng mạng điện…………………………………………...…95
CHƯƠNG 8: CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN….…....97
8.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện………………………...…………………….….97
8.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện……………………………..…….101
8.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện…………………………………………….103
8.4. Tính chi phí và giá thành tải điện………………………………………………..104
PHẦN II: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN…………...….106
CHƯƠNG 9: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN……..……106
9.1. Sơ đồ hệ thống điện và các thơng số……………………………………….……107
9.2.Tìm phương trình đặc tính cơng suất trong các chế độ…………………………..107

9.3. tính góc cắt lớn nhất để đảm bảo tính ổn định động của hệ thống……………...120
9.4. Tính thời gian cắt ngắn mạch……………………………………………………121
9.5. Đồ thị đặc tính cơng suất……………………………………….………………..122

2


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH VỀ MẠNG ĐIỆN CẦN THIẾT KẾ
1.1. Sơ đồ địa lý các nút trong mạng điện
Theo đề bài ta có sơ đồ vị trí địa lý các nút trong mạng điện thiết kế như sau

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải trong mạng điện thiết kế
1.2. Nguồn cung cấp điện
1.2.1. Nguồn điện 1
Nhà máy nhiệt điện (NĐI) bao gồm 4 tổ máy với công suất định mức mỗi

tổ máy là

Pdm = 50 ( MW ) .

Giả thiết nhà máy đã cho phát công suất tự dùng 10%

công suất phát.
3

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

PdmI = 200 ( MW )

-

Tổng công suất đặt của nhà máy:
Hệ số công suất định mức: cosφ = 0,85
Điện áp định mức: 10,5 kV

1.2.2. Nguồn điện 2
Nhà máy nhiệt điện (NĐII) bao gồm 4 tổ máy với công suất định mức mỗi

tổ máy là

Pdm = 45 ( MW )

. Giả thiết nhà máy đã cho, phát công suất tự dùng 10%

công suất phát.

PdmII = 180 ( MW )

-

Tổng công suất đặt của nhà máy:

Hệ số công suất định mức: cosφ = 0,85
Điện áp định mức: 10,5 (kV)
Điện áp vận hành: max 110%, min 105%, sự cố 110% mạng điện.

1.2.3. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện có hiệu suất thấp (30 – 40%), thời gian khởi động tổ
máy lâu (mất 4 – 10h), nhưng điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn
định, công suất phát ra có thể thay đổi tùy ý, điều đó là phù hợp với sự thay đổi của
phụ tải trong mạng điện. Đồng thời công suất tự dùng trong nhà máy điện chiếm
3% - 15% tùy theo loại nhà máy điện.
Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên
muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải ta cần dùng nguồn điện dự
phịng.
Cơng suất phát kinh tế của các máy phát nhà máy nhiệt điện thường bằng

Pdm
(80÷85%)

. Khi thiết kế chọn cơng suất phát kinh tế bằng

Pkt = 85%PF

4

85%Pdm

, nghĩa là:


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

1.3. Phụ tải
Trong mạng điện gồm có 9 phụ tải loại 1, thời gian sử dụng công suất cực

đại

Tmax = 4800h

. Cả 9 phụ tải đều yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường (KT).

Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp là 35kV. Phụ tải cực tiểu bằng 60% phụ tải

cực đại:
•

Pmin = 60%Pmax .
Chế độ phụ tải cực đại
Xét cho phụ tải 1

P1max = 25 ( MW ) cos ϕ1 = 0,9 tan ϕ1 = 0,484
,

,

Q1max = P1max .tan ϕ1 = 25.0,484 = 12,11 ( MVAr )
Smax =

2

P 2 max + Q max

Tính tốn tương tự cho các phụ tải cịn lại:
•

Chế độ phụ tải cực tiểu
Xét cho phụ tải

P1min = 0,6.P1max = 0,6.25 = 15 ( MW )

Q1min = 0,6.Q1max = 0,6.12,11 = 7,27(MVAr)
Smin =

P 2 min + Q2min

Tính tốn tương tự cho các phụ tải cịn lại:
1.3.1. Phụ tải của mạng điện trong các chế độ làm việc
Bảng 1.1: Phụ tải của mạng điện trong các chế độ làm việc
Hộ tiêu thụ

Smax = Pmax + jQ max

Smax

Smin = Pmin + jQ min

Smin

1
2

3
4

(MVA)
25 + j12,11
28 + j13,56
35 + j16,95
25 + j12,1

(MVA)
27,78
31,11
38,89
27,78

(MVA)
15 + j7,27
16,8 + j8,17
21 + j10,17
15 + j7,27

(MVA)
16,67
18,67
23,33
16,67

5

Đại học Bách Khoa Hà Nội
5
6
7
8
9
Tổng

Đồ án tốt nghiệp

40 + j19,37
30 + j14,53
25 + j12,1
30 + j14,53
25 + j12,1
263 + j127,35

44,44
33,33
27,78
33,33
27,78
292,22

24 + j11,62
18 + j8,72
15 + j7,27
18 + j8,72
15 + j7,27
157,8 + j76,41

26,66
20
16,67
20
16,67
175,33

CHƯƠNG 2
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1. Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng
từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và khơng thể tích trữ được điện năng thành số
lượng nhận thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và
tiêu thụ điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất
công suất trong cả mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cần bằng giữa
cơng suất phát và cơng suất tiêu thụ.
Ngồi ra, để đảm bảo cho hệ thống điện vận hành bình thường, cần phải có dự
trữ cơng suất nhất điện. Dự trữ công suất tác dụng trong hệ thống điện là một vấn đề
quan trọng liên quan đến vận hành cũng như phát triển của hệ thống.
Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại
đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:
ΣPFdm ≥ Pyc = m.ΣPpt + Σ∆P + ΣPtd + Pdt

Trong đó:
m

: hệ số đồng thời xuất hiện khi các phụ tải cực đại cùng lúc, ta lấy m=1

6


Đại học Bách Khoa Hà Nội

ΣPFdm
ΣPFdm

Đồ án tốt nghiệp

: tổng công suất phát định mức của các nhà máy điện phát ra
= 4.50 + 4.45 = 380 (MW)

ΣPpt
: tổng công suất tác dụng của các phụ tải

ΣPpt = ΣPpti
= 263 (MW)

Σ∆P

: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và các trạm biến áp,

ΣPpt
khi tính sơ bộ ta có thể lấy bằng 5%

.

Σ∆P = 5%.ΣPpt = 5%.263 = 13,15
(MW)

ΣPtd

: tổng công suất phát tự dùng trong nhà máy điện (đối với nhà máy nhiệt

điện ta lấy bằng 10% tổng công suất phát của hai nhà máy ở chế độ max).

ΣPtd = 10%.ΣPFdm = 10%.380 = 38 ( MW )

Pdt

: tổng công suất tác dụng dự trữ của hệ thống

Pdt = ΣPFdm − (ΣPpt + Σ∆P + ΣPtd ) = 380 − (263 + 13,15 + 38) = 65,85 ( MW )

Ta thấy rằng

Pdt = 65,85 ( MW ) > 50 ( MW )

là công suất của 1 tổ máy có cơng

suất lớn nhất. Như vậy, khả năng cung cấp nguồn của hai nhà máy nhiệt điện là đủ
cho các hộ phụ tải ngay trong trường hợp phụ tải cực đại và kể cả trong trường hợp
sự cố 1 tổ máy lớn nhất.
2.2. Cân bằng công suất phản kháng
Sự cân bằng cơng suất phản kháng có liên quan đến điện áp. Sự mất cần bằng
công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong lưới. Nếu công suất phản
7

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

kháng phát ra công suất lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong lưới
sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu cơng suất phản kháng thì điện áp trong lưới sẽ giảm. Vì
vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ, cần tiến hành cân
bằng sơ bộ cơng suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn như sau:
ΣQ F ≥ Q yc = m.ΣQ pt + Σ∆Q L − ΣQ C + Σ∆Q BA + Σ Q td + Q dt

Trong đó:

ΣQ F

: tổng cơng suất phản kháng định mức do hai nhà máy điện phát ra

ΣQ F = ΣQ FI + ΣQ FII = ΣPFI .tan ϕI + ΣPFII .tan ϕII = 380.0,62 = 235,6 ( MVAr )
m

: hệ số đồng thời, lấy m=1

ΣQ pt
: tổng công suất phản kháng của phụ tải

Σ∆Q BA

: tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp

Trong tính tốn sơ bộ ta lấy:

Σ∆Q BA = 30%.ΣQ pt =  0,3.127,35 = 38, 205 ( MVAr )

Σ∆QL

: tổng tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng đường dây của

mạng điện

ΣQ C

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

trong tính tốn sơ bộ ta coi đường dây không tổn thất và truyền tải với công suất tự

nhiên nên:

Σ∆QL = ΣQC

, do vậy:

Σ∆Q L − ΣQC = 0.

8


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Σ∆Q td

Đồ án tốt nghiệp

: tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện, hệ số

cosφ của các thiết bị tự dùng trong nhà máy, khi tính sơ bộ ta lấy
Do vậy

ΣQdt

cos ϕ = 0.75

ΣQ td = ΣPtd .tan ϕtd = 38.0,882 = 33,52 ( MVAr )

: tổng công suất phản kháng dự trữ cho mạng. Có thể lấy

ΣQdt

bằng

cơng suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống.

ΣQdt = ΣPdt .tan ϕ = 50.0,62 = 31

(MVAr)

Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong lưới là:

Q yc = m.ΣQpt + Σ∆Q L − ΣQC + Σ∆Q BA + ΣQ td + Qdt
Q yc = 1.127,35 + 0 + 38, 205 + 33,52 + 31 = 230,075 ( MVAr )

Ta thấy:

ΣQ F = 235,6 ( MVAr )

>

ΣQ yc = 230, 075

(MVAr)

Do vậy nguồn cung cấp đủ công suất phản kháng cho các phụ tải, nên ta không
cần phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản kháng trong quá trình thiết kế mạng điện
2.3. Tính sơ bộ chế độ vận hành của các nhà máy
Hệ thống điện thiết kế này gồm 2 nhà máy nhiệt điện nên phải chọn một nhà
máy làm nhiệm vụ phát cơng suất chủ đạo, nhà máy nhiệt điện cịn lại sẽ làm nhiệm
vụ điều tần (bằng công suất). Do khơng biết đặc tính phát kinh tế của 2 nhà máy
nên, ta giả sử nhà máy điện II có đặc tính phát kinh tế tốt hơn so với nhà máy nhiệt
điện I, ta chọn nhà máy II là nhà máy phát điện chủ đạo. Nhà máy II sẽ phát công
suất theo dự kiến, cịn cơng suất nhà máy I sẽ được tính tốn cụ thể thơng qua cơng
suất dự kiến của nhà máy II. Theo đó nút cơ sở điện áp ta cũng chọn trùng với nút
cân bằng công suất.

9


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

2.3.1. Chế độ phụ tải cực đại

Ta có cơng suất tác dụng yêu cầu của phụ tải, không kể dự trữ

Pyc = ΣPpt + Σ∆P + ΣPtd = 263 + 13,15 + 38 = 314,15
(MW)
Lượng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực đại chiếm:
ΣPyc
ΣPF

.100% =

314,15
.100% = 82,67%
380

tổng công suất đặt của hai nhà máy

Giả sử nhà máy II phát lên tới 85% cơng suất đặt, khi đó ta có:

PFII = 85%.180 = 153

(MW)

Công suất phát của nhà máy nhiệt điện II sẽ là:
•

SFII = 85%.(PFII + jQ FII ) = 85%.(180 + j.0,62.180) = 153 + j94,86

(MVA)

Nhà máy điện I phải đảm nhận lượng công suất tác dụng phát là:

PFI = Pyc − PFII
= 314,25 – 153 = 161,25 (MW)
Như vậy nhà máy điện I vận hành 4 tổ máy với lượng công suất yêu cầu

PFImax =
phát ra của nhà máy I chiếm

161, 25
= 80,625%
200

công suất đặt của nhà

máy điện I.
2.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
a) Cân bằng cơng suất
Theo đề bài thì:

ΣPpt min = 60%.ΣPpt max = 60%.263 = 157,8

(MW)

Ta chọn nhà máy nhiệt điện II làm việc với 2 tổ máy, nhà máy nhiệt điện
I vận hành 3 tổ máy trong chế độ phụ tải cực tiểu.

ΣPF min = 2.45 + 3.50 = 240 ( MW )
10

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Công suất phát của cả hai nhà máy trong chế độ phụ tải cực tiểu phải
thỏa mãn điều kiện về công suất như sau:
ΣPF min ≥ ΣPyc = ΣPpt min + ΣPtd min + Σ∆P + P1F max

Trong đó:

ΣPpt min
: Tổng cơng suất của các phụ tải trong chế độ cực tiểu

ΣPpt min
= 157,8 (MW)

Σ∆P

:Tổng tổn thất công suất của mạng điện trong chế độ cực tiểu

Σ∆P = 5%.ΣPpt min = 5%.157,8 = 7,89
(MW)

ΣPtd min

: Tổng công suất tự dùng của 2 nhà máy trong chế độ cực tiểu

ΣPtd min = 10%.ΣPF min = 0,1.240 = 24 ( MW )

P1Fmax

: Công suất của 1 tổ máy lớn nhất trong 2 nhà máy điện (Để thỏa mãn

yêu cầu dự trữ).

P1Fmax

= 50 (MW)

Do vậy:

ΣPyc =1 57,7 + 24 + 7,89 + 50 = 239,59 ( MW )

ΣPF min = 240(MW) ≥ ΣPyc = 239,59(MW)
Ta thấy rằng:

, thỏa mãn yêu cầu về

cân bằng công suất trong chế độ phụ tải cực tiểu.
b) Xác định chế độ vận hành
Ta có cơng suất tác dụng u cầu của phụ tải, không kể dự trữ

Pyc min = ΣPpt + Σ∆P + ΣPtd = 157,7 + 7,89 + 24 = 189,59
(MW)
11


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Cho 2 tổ máy của nhà máy điện II phát với 80% cơng suất, khi đó:

PFII

= 0,8.90 = 72 (MW)

Cơng suất phát của nhà máy nhiệt điện II sẽ là:
•

SFII = 80%.(PFII + jQ FII )

= 80%.(90 + j.0,62.90) = 72 + j44,64 (MVA)

Nhà máy I phải đảm nhận lượng công suất tác dụng phát là:

PFI = ΣPyc min − PFII = 189,59 − 72 = 117, 59 ( MW )
PFI min =
Do vậy nhà máy I vận hành 3 tổ máy với

117,59
.100% = 78,39%
150

công suất đặt của nhà máy.
2.3.3. Chế độ sự cố
a) Trường hợp hỏng 1 tổ máy trong nhà máy điện I
Giả sử trong nhà máy điện I bị sự cố hỏng 1 tổ máy (ta không xét sự cố xếp
chồng). Khi đó cơng suất u cầu chiếm:
ΣPyc

ΣPF

.100% =

314, 25
= 95, 23%
330

công suất đặt của cả hai nhà máy điện.

Khi đó cả 4 tổ máy của nhà máy điện II phát với 100% công suất định mức

PFII

= 4x45 = 180 (MW)
Công suất phát của nhà máy điện II trong trường hợp sự cố là:
•

SFII(sc) = 100%.(PFII + jQFII ) = 100%.(180 + j0,62.180)

= 180 + j111,6 (MVA)
Nhà máy điện I phải đảm nhận lượng công suất tác dụng phát là:

PFI(sc) = Py c(sc) − PFII(sc) = 314, 25 –180 = 134, 25 ( MW )

12


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

134, 25
.100% = 89,5%
150

PFI(sc) =
Vậy nhà máy I vận hành 3 tổ máy với

công

suất đặt của nhà máy điện I.
b) Trường hợp hỏng 1 tổ máy trong nhà máy điện II
Giả sử trong nhà máy điện II bị sự cố hỏng 1 tổ máy
ΣPyc

Khi đó ta có

ΣPF

.100 =

314, 25
.100 = 93,81%
335

Các tổ máy còn của nhà máy điện II phát với 100% công suất định mức

PFII(sc) = 3x45 = 135 ( MW )
Công suất phát của nhà máy điện II trong trường hợp sự cố là:

100%.( PFII(sc) + jQ FII(sc) ) = 100%. ( 135 + j.0, 62.135 )

•

SFII(sc)

=
•

SFII(sc) =1 35 + j83,7 ( MVA )
Nhà máy I phải đảm nhận lượng công suất tác dụng phát là:

PFI(sc) = Py c(sc) − PFII(sc) = 314,25 –135 = 179,25
(MW)

PFI(sc) =
Vậy nhà máy I vận hành 4 tổ máy với

179,25
.100% = 89,63%
200

công

suất đặt của nhà máy điện I.
2.3.4. Tổng kết các phương thức vận hành
Từ các lập luận và tính tốn sơ bộ ở trên, ta có bảng tổng kết phương thức
vận hành của 2 nhà máy nhiệt điện trong các chế độ như sau:
Bảng 2.1. Bảng tổng kết các phương thức vận hành
Chế độ vận hành

Chế độ phụ tải cực đại

Nhà máy nhiệt điện I
• 4 tổ máy
• Phát 161,25 MW
• Chiếm 80,625%
13

Nhà máy nhiệt điện II
• 4 tổ máy
• Phát 153 MW
• Chiếm 85% công


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Chế độ phụ tải cực tiểu

•
•
•

Chế độ sự cố khi hỏng 1
tổ máy của nhà máy I

•
•
•

Chế độ sự cố khi hỏng 1
tổ máy của nhà máy II

•
•
•

cơng suất đặt
3 tổ máy
Phát 117,59 MW
Chiếm 78,39%
công suất đặt
3 tổ máy
Phát 134,25 MW
Chiếm 89,5%
công suất đặt
4 tổ máy
Phát 179,25MW
Chiếm 89,63%
cơng suất đặt

14

•
•
•
•
•
•

•
•
•

suất đặt
2 tổ máy
Phát 72 MW
Chiếm 80% công
suất đặt
4 tổ máy
Phát 180 MW
Chiếm 100%
công suất đặt
3 tổ máy
Phát 135 MW
Chiếm 100%
công suất đặt


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 3

THÀNH LẬP VÀ TÍNH TỐN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN
3.1. Phương pháp tính tốn và lựa chọn chung cho mạng điện
Sơ đồ lưới điện phải được lập cho chế độ max của hệ thống điện, trong đó các
nguồn vận hành tối ưu. Sơ đồ hay phương án lưới điện được vạch ra trên địa hình lý
tưởng có thể đi dây tùy ý.

3.1.1. Nguyên tắc chung thành lập phương án lưới điện
Tính tốn và lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lí phải dựa trên nhiều
nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trong nhất của công tác thiết kế
mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao.
Mục đích tính tốn thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp, để làm
được điều đó thì vấn đề đầu tiên cần giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện,
trong đó có những cơng việc được tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm
việc, tính tiết diện dây dẫn, tính tốn các thơng số kỹ thuật, kinh tế.
Trong quá trình thành lập các phương án nối điện ta phải chú ý tới các
ngun tắc sau đây:
•

Đảm bảo tính cung cấp điện liên tục
Mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ
điện, phụ tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục và khơng được
phép gián đoạn trong bất cứ tình huống nào, vì vậy trong phương

án nối dây phải có đường dây dự phịng.
• Đảm bảo chất lượng điện năng
Đảm bảo chất lượng về tần số và điện áp.
• Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận
•

hành hàng năm nhỏ
Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị

3.1.2. Sơ đồ các phương án lưới điện
a) Phương án 1

15

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.1. Sơ đồ nối dây phương án 1

b) Phương án 2

Hình 3.2. Sơ đồ nối dây phương án 2
c) Phương án 3

16


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.3. Sơ đồ nối dây phương án 3

d) Phương án 4

Hình 3.4. Sơ đồ nối dây phương án 4
e) Phương án 5

17

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.5. Sơ đồ nối dây phương án 5
3.2. Phương pháp tính toán kỹ thuật các phương án
3.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Một trong những công việc lúc thiết kế mạng điện là chọn điện áo định
mức cho các đường dây tải điện. Việc này rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực
tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của mạng điện như tổn thất công suất, tổn
thất điện áp, vốn đầu tư xây dựng, giá thành điện năng. Trong nhiều tài liệu đã
đúc kết kinh nghiệm thiết vận hành để lập nên bảng tra tiêu chuẩn điện áp tải điện
theo chiều dài đường dây và công suất chạy trên đường dây.
Theo kinh nghiệm thiết kế đã đưa ra công thức sau:

U = 4,34. L + 16P

, kV

Trong đó:
L : khoảng cách truyền tải (km)
P : công suất tác dụng truyền tải trên đường dây (MW)
U : điện áp định mức của mạng điện thiết kế (kV)
18


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

3.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia kinh tế
Tiết diện dây dẫn của mạng điện cần phải được chọn sao cho chúng phù
hợp với quan hệ tối ưu giữa chi phí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn
thất điện năng. Để chọn tiết diện dây dẫn cho các đường dây truyền tải và mạng
điện áp cao hiện nay người ta sử dụng phương pháp các khoảng chia kinh tế của
cơng suất hay dịng điện.
a) Xây dựng hàm chi phí tính tốn
Hàm chi phí tính tốn

Zi

ứng với các tiết diện

Fi

khác nhau theo dịng

điện (dịng cơng suất truyền tải) chạy trên đường dây được tính bằng cơng thức
tổng quát sau:

Z = (a vh + a tc ).K + ∆A.c
Trong đó:

a vh

: hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện (đối với

đường dây cột thép thì

a tc

a vh = 0,07

)

: hệ số hiệu quả của vốn đầu tư (

a tc

= 0,125)

K : tổng vốn đầu tư của đường dây

∆A
c

: tổng tổn thất điện năng hằng năm
: giá 1kW điện năng tổn thất (c = 800 đ/kWh)

Đối với các đường dây trên không hai mạch cùng đặt trên một cột:

k i = Σ1,6.k 0i .li
Trong đó:

k 0i

: giá thành của 1km đường dây một mạch thứ i (đ/km)
19

Đại học Bách Khoa Hà Nội

li

Đồ án tốt nghiệp

: chiều dài đường dây thứ i (km).

(106 đ / km)
Bảng 3.1. Bảng vốn đầu tư cho 1km đường dây
Loại dây

k 0i

AC - 70
2000

AC - 95
2027

AC - 120
2063

AC - 150
2122

AC - 185
2190

AC-240

2295

ki

3200

3243,2

3300,8

3395,2

3504

3672

Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định bằng công thức sau:

∆A = Σ∆Pi max .τ
Với

2
Σ∆Pi max = 3.n.Imax
.R i = 3.n.I2max .r0i .li

Trong đó:

Imax

: Dịng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại

I max =

n

Udm
Smax

n. 3.U dm

.103

(A)

: Số mạch của đường dây
: Điện áp định mức của mạng điện, kV
: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA

r0i
li

Smax

: Điện trở đơn vị đường dây thứ i, (Ω/km)
: Chiều dài đường dây thứ i (km)
Bảng 3.2. Bảng điện trở đơn vị của các loại dây dẫn

Loại dây

AC - 70 AC - 95

AC - 120

20

AC - 150

AC - 185

AC-240


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

0,460

r0

0,330

0,270

0,210

0,170

0,132

, Ω/km

Thời gian tổn thất công suất cực đại:

τ = (0,125 + Tmax .10−4 ) 2 .8760

, với

Tmax = 4800h

Chi phí quy đổi hằng năm của đường dây 1 mạch được tính theo công thức
2
Z1 = (a tc + a vh ).K i + ∆A.c = (a tc + a vh ).k 0i .li + 3.I max
.ri .li .τ.c

Trong đó:
I max =

Smax
.103
3.U dm

, (A)

Chi phí quy đổi hằng năm của đường dây 2 mạch được tính theo cơng thức:
'
Z2 = 1,6.(a tc + a vh ).K 'i + ∆A.c = 1,6.(a tc + a vh ).k 0i .li + 3.2.(I max
) 2 .ri .li .τ.c

Trong đó:
I' max =

Smax
.103
2. 3.U dm

, (A)

Xét chi phí quy đổi hàng năm cho 1km đường dây AC – 70.
Đối với đường dây 1 mạch:
2
ZAC−70 = (a tc + a vh ).K 0i + 3.I max
.ri .τ.c

ZAC−70 = 390 + 3,5398.10−3.I2max

(

10 6

đ/km)

Đối với đường dây 2 mạch cùng đặt trên một lộ
2
Z'AC−70 = 1,6.(a tc + a vh ).k i + 2.3.I'max
.ri .τ.c
2
Z'AC−70 = 624 + 7,0796.10−3.I'max

(

10 6

đ/km)

Tính toán tương tự đối với các loại dây khác, ta có bảng cơng thức quy đổi:
21


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 3.3. Cơng thức tính chi phí quy đổi của đường dây
Loại dây
AC - 70

Đường dây một mạch
−3 2
max

Đường dây hai mạch

3,5398.10 .I
390,00 +

AC - 95

−3 2
max

624,00 +

2,5206.10 .I
395,27 +

AC - 120

−3 2
max

632,43 +

2,0622.10 .I
402,29 +

AC - 150

−3 2
max

643,66 +

1,604.10 .I
413,79 +

AC - 185

−3 2
max

662,06 +

1, 2985.10 .I
427,05 +

AC - 240

−3 2
max

683,28 +

1,0083.10 .I
447,53 +

716,05 +

7,0796.10−3.I 2max
2
5,0412.10 −3.I max

4,1246.10−3.I 2max

3, 208.10−3.I2max
2
2,597.10−3.Imax

2,0165.10 −3.I 2max
(đơn vị:

106

đ/km)
Từ bảng 3.3 ta có 2 đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của chi phí quy đổi Z vào
dòng điện truyền tải như sau:

22


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.6. Sự phụ thuộc chi phí quy đổi vào dịng điện với đường dây lộ đơn

Hình 3.7. Sự phụ thuộc chi phí quy đổi vào dịng điện với đường dây lộ kép
3.2.3. Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật
a) Kiểm tra các điều kiện về vầng quang, độ bền cơ của đường dây và
phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố.
Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang, các dây nhơm
lõi thép cần phải có tiết diện

F ≥ 70mm 2

.

Độ bền cơ trên không thường phối hợp với điều kiện về vầng quang của
dây dẫn, cho nên không cần kiểm tra điều kiện này.
Để đảm bảo cho các đường dây vận hành bình thường trong các chế độ
sự cố (ở đây ta xét sự cố một mạch đường dây và sự cố một tổ máy của nhà
máy nhiệt điện), cần phải có điều kiện sau:

Isc ≤ Icp
Trong đó:
23


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Isc

Đồ án tốt nghiệp

: Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố

Icp
: Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của đường dây
b) Kiểm tra tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện
Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng
điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là
phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại, tổn thất điện áp không vượt quá
10% điện áp trong chế độ làm việc bình thường, cịn trong chế độ sự cố, tổn
thất điện áp lớn nhất không vượt quá 20%, nghĩa là:
∆U maxbt % = 10%
∆U maxsc % = 20%

Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng:
∆U bt % =

Pi .R i + Qi .Xi

.100%
2
U dm

Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp

trên đường dây bằng:

∆Usc % = 2.∆U bt %

3.3. Tính tốn kỹ thuật phương án 1

24


Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.8. Sơ đồ nối dây phương án 1

3.3.1. Phân bố công suất đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng điện
a) Phân bố công suất trên các đường dây trong chế độ phụ tải cực đại
• Phân bố cơng suất từ các nhà máy điện đến các phụ tải
•

•

SI −9 = 25 + j12,1 ( MVA )

•

SII−7 = 25 + j12,1 ( MVA )

•

SII−3 = 35 + j16,95 ( MVA )

SI−8 = 30 + j14,53 ( MVA )                       SII−2 = 28 + j13,56 ( MVA )
•

•

SI−6 = 30 + j14,53 ( MVA )
•

Cơng suất tác dụng từ nhà máy II truyền qua đường dây II-1
Công suất của nhà máy điện II truyền qua đường dây II-1 được xác định:

PII−1 = PFktII − PtdII − ΣPptII − Σ∆PII

Trong đó:

25