Đồ án môn học lưới điện - Tú

Lêi nãi ®Çu
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Mục lục
Chơng mở đầu
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
2
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
chơng mở đầu
Phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải.
I.Nguồn cung cấp điện.
Nguồn điện đợc lấy từ thanh cái cao áp của nhà máy điện. Điện áp trên
thanh cái cao áp khi phụ tải cực đại bằng 110 %, khi phụ tỉa cực tiểu bằng 105
%, khi sự cố nặng nề bằng 110 % điện áp danh định của mạng. Hệ số công suất
trung bình trên thanh góp cao áp là cos=0,85.
Công suất tác dụng và phản kháng dự trữ cũng nh công suất tự dùng của
nhà máy điện coi nh không xét đến.
II. Các phụ tải điện.
Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải. Tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu
thụ laọi I, hệ số cos=0,80. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại là T
max
=5000 h.
Các phụ tải đều có ywu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Điện áp danh định
của lới điện thứ cấp của các trạm hạ áp là 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 50 % phụ
tỉa cực đại . Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại là m=1.
Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực đại
và cực tiểu ghi trong bảng 1.
Phụ tải
maxmaxmax
jQPS +=

MVA

S
max
MVA
minminmin
jQPS +=

MVA
S
min
MVA
1 30+j22,5 37,5 15+j11,25 18,75
2 28+j21 35 14+j10,5 17,5
3 26+j19,5 32,5 13+j9,5 16,25
4 27+j20,25 33,75 13,5+j10,125 16,875
5 29+j21,75 36,25 14,5+j10,875 18,125
6 32+j24 40 16+j12 20
Tổng 172+j129
Bảng 1. Thông số ban đầu của các phụ tải.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
3
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Chơng 1.
Cân bằng công suất trong hệ thống điện.
Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có tính chất đồng thời do đó tại
mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, công suất phát ra của nguồn
điện phải bằng công suất tiêu thụ của hệ thống. Ngoài ra để đảm bảo hệ thồng
vận hành bình thờng phải có dự trữ nhất định công suất trong hệ thống.
1.1. Cân bằng công suất tác dụng.
Sự ổn định về công suất tác dụng trong hệ thống điện là điều kiện quyết
định cho sự ổn định tần số của hệ thống. Trong chế độ phụ tải cực đại, phơng

trình cân bằng công suất tác dụng có dạng:
P
NĐ
=mP
max
+P+P
td
+P
dt
Trong đó:
P
NĐ
-Công suất tác dụng phát ra từ nguồn, ở đây là công suất tác dụng lấy
ra từ thanh cái cao áp của nhà máy, MW.
m-Hệ số xuất hiện đồng thời các phụ tải cực đại (m=1).
P
td
, P
dt
-Công suất tự dùng của nhà máy và công suất dự trữ trong hệ thống,
MW. Nh trên đã trình bày thì P
td
=P
dt
=0.
P- Tổng tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống điện gồm tổn thất
công suất trên đờng dây và tổn thất trong trạm biến áp, MW.
P
max
- Tổng công suất tác dụng của các phụ tải, MW.

Theo nh chơng mở đầu:
P
max
=172 MW.
Khi tính toán sơ bộ ta lấy P=5% P
max
=5%.172=8,6 MW
Nh vậy P
NĐ
=172+8,6=180,6 MW.
1.2. Cân bằng công suất phản kháng.
Để đảm bảo giá trị điện áp ở các hộ tiêu thụ, cần tiến hành cân bằng công
suất phản kháng trong hệ thống điện. Phơng trình cân bằng công suất phản
kháng trong hệ thống điện có dạng:
Q
NĐ
+Q
b
=mQ
max
+Q
L
-Q
C
+Q
ba
+Q
td
+Q
dt

Trong đó:
Q
NĐ
- Công suất phản kháng do nhà máy phát ra, MVAr
ở đây Q
NĐ
chính là công suất phản kháng lấy ra từ thanh cái cao áp của nhà máy
và:
Q
NĐ
=P
NĐ
.tg với P
NĐ
=180,6 MW, cos=0,85.
Q
NĐ
=180,6.0,6197=111,9250 Mvar
Q
b
- Công suất phản kháng của các thiết bị bù, MVAr
Q
b
>0: Đặt các thiết bị là cần thiết
Q
b
<0: Không cầ thiết đặt các thiết bị bù
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
4
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú

Q
max
- Công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại,
MVAr. Theo nh trên Q
max
=129 MVAr.
Q
L
- Tổn thất công suất phản khángtrên đờng dây, MVAr
Khi cân bằng sơ bộ Q
L
=Q
C
Q
ba
- Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, Mvar.
Khi tính sơ bộ: Q
ba
=15%Q
max
=15%.129=19,35 MVAr
Q
td
, Q
dt
- Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy và công suất phản
kháng dự trữ trong hệ thống.
Theo nh trên Q
td
= Q

dt
=0.
Vậy ta có :
111,9250+Q
b
=129+19,35
Q
b
=36,4250 MVAr
Do đó phải đặt các thiết bị bù trong hệ thống có tổng công suất Q
b
=36,4250
MVAr.
1.3. Phân phối bù sơ bộ trong hệ thống.
Phơng pháp bù sơ bộ:
* Bù cho các phụ tải ở xa trớc để các phụ tải này đạt cos=0,9 ữ 0,95.
* Bù cho các phụ tải ở gần sau để các phụ tải này đạt cos=0,85ữ 0,9
Công thức tính lợng bù cần thiết cho phụ tải i là:
Q
bi
=Q
i
-Q
i
=P
i
(tg
i
-tg
i

)
Trong đó:
Q
bi
- Công suất phản kháng của thiết bị bù đặt tại phụ tải i
Q
i
- Công suất phản kháng của phụ tải i trớc bù
Q
i
- Công suất phản kháng của phụ tải i sau bù
P
i
- Công suất tác dụng của phụ tải i
Ta sẽ tiến hành bù để các phụ tải xa đạt cos=0,9 tg=0,4843
Còn thừa ta sẽ bù cho các hpụ tải ở gần hơn.
Căn cứ vào mặt bằng hệ thống ta có kết quả bù nh sau:
Q
b5
=P
5
(tg
5
-tg
5
)=29(0,75-0,4843)=7,7053 MVAr
Q
b3
= P
3

(tg
3
-tg
3
)=26.0,2657=6,9082 MVAr
Q
b1
= P
1
(tg
1
-tg
1
)=30.0,2657=7,9710 MVAr
Q
b4
= P
4
(tg
4
-tg
4
)=27.0,2657=7,1739 MVAr
Phụ tải 6 đợc bù vào lợng công suất d:
Q
b6
=Q
b6
-(Q
b5

+Q
b3
+Q
b1
+Q
b4
)=6,6666 MVAr
tg
6
=
5417,0
32
6666,624
6
66
=

=

P
QQ
b
cos
6
=0,8793
Thông số của các phụ tải sau bù ghi trong bảng 1.1
Phụ tải
maxmaxmax
jQPS +=

MVA
S
max
MVA
minminmin
jQPS +=

MVA
S
min
MVA
1 30+j14,5290 33,3330 15+j7,2645 16,6665
2 28+j21 35 14+j10,5 17,5
3 26+j12,5918 28,8886 13+j6,2959 14,4443
4 27+j13,0761 29,9997 13,5+j6,5381 15
5 29+j14,0447 32,2219 14,5+j7,0224 16,1110
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
5
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
6 32+j17,3334 36,3929 16+j8,6667 18,1965
Tổng 172+j92,5750
Bảng 1.1. Thông số của các phụ tải sau bù

Chơng 2
Dự kiến các phơng án và tính chọn điện áp định mức cho
mạng điện
2.1. Dự kiến các phơng án.
Với mặt bằng đã có của hệ thống, ta dự kiến 5 phơng án nh sau:
Phng ỏn 1 Phng ỏn 2
Phng ỏn 3 Phng ỏn 4

Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
6
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Phng ỏn 5
2.2. Tính chọn điện áp định mức cho mạng điện.
Để chọn điện áp định mức cho mạng điện của 5 phơng án ta chỉ cần chọn
điện áp định mức cho mạng điện hình tia.
Điện áp định mức của đờng dây đợc tính theo công thức Still:
U
đm
=4,34
Pl .16+
,kV
Tong đó:
l- Chiều dài đoạn đờng dây, km
P- Công suất tác dụng chạy trên đoạn đờng dây, MW
U
đm
=4,34
30.163095,58 +
=100,6945 ,kV
Tính tơng tự cho các đoạn đờng dây còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.1.
Đờng dây
max
S

,MVA
L, km U
tt
,kV U

đm
, kV
1 30+j14,5290 58,3095 100,6945
2 28+j21 47,721
4
96,6292
3 26+j12,5918 60,8276 94,7699
4 27+j13,0761 56,5685 95,9296
5 29+j14,0447 63,2456 99,6543
6 32+j17,3334 50,9902 102,9770
Bảng 2.1. Điện áp định mức của các đoạn đờng dây và điện áp định mức của
mạng điện phơng án 1.
Vậy ta sẽ chọn U
đm
cho cả 5 mạng điện đã dự kiến là 110 kV.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
7
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Chơng 3.
Lựa chọn phơng án tối u theo kinh tế-kỹ thuật
3.1. Lựa chọn phơng án tối u theo kỹ thuật.
3.1.1. Phơng án 1.
Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện phơng án 1.
a. Chọn tiết diện dây dẫn
Theo phơng pháp cực tiểu hoá hàm chi phí tính toán hàng năm, tiết diện
dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện.
Với dây AC, T
max
=5000 h, tra bảng ta có:
J

kt
=1,1 A/mm
2
Tiết diện tính toán của dây dẫn là:
F
tt
=
kt
j
I
max
, mm
2
Trong đó I
max
là dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại:
3
max
max
10.
.3.
dm
Un
S
I
, A
Trong đó :
S
max
- Module công suất chạy trên đoạn đờng dây, MVA

n- Số mạch của đờng dây, n=2
U
đm
-Điện áp định mức của mạng điện, kV
U
đm
=110 kV
Sau khi có F
tt
ta chọn F
tc
gần nhất mà vẫn phải đảm bảo các điều kiện:
* Sự tạo thành vầng quang không diễn ra. Đối với dây AC, U
đm
= 110 kV thì tiết
diện F 70 mm
2
.
* Độ bền cơ: Thoả mãn khi điều kiện không tạo thành vầng quang không diễn ra
đợc thoả mãn.
* Vận hành bình thờng trong chế độ sau sự cố:
I
sc
I
cp
Trong đó:
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
8
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
I

sc
- dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sau sự cố.
I
cp
- dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
Khi tìm đợc F
tc
thoả mãn các điều kiện trên, ta xác định các thông số đơn vị r
o
,
x
o
, b
o
rồi xác định các thông số đặc trng trong sơ đồ thay thế hình :
R=
n
1
r
o
l , X=
n
1
x
o
l , B=nb
o
l
Với n=2:số mạch của đờng dây (2 mạch)
n=1:đờng dây 1 mạch.

* Đờng đây NĐ1:
I
1max
=
3
22
10
11032
529,1430 +
=87,4766 ,A
F
tt
=
1,1
4766,87
=79,5242 ,mm
2
Chọn dây AC 70, I
cp
= 265 A
Sự cố xảy ra khi đứt 1 mạch trên đờng dây, khi đó dòng điện chạy trên mạch còn
lại là :
I
sc
= 2I
1max
= 2.87,4766=174,9532 ,A < I
cp
Vậy đờng dây NĐ1 ta chọn dây AC 70 có các thông số đơn vị:
r

o
=0,46 /km, x
o
=0,440 /km, b
o
=2,58.10
-6
S/km
Các thông số đặc trng:
R=
2
1
.0,46.58,3095=13,4112
X=
2
1
.0,440.58,3095=12,8281
B=2.2,58.10
-6
.58,3095=3,0088.10
-4
S
*Các đờng dây còn lại tính hoàn toàn tơng tự. Kết quả ghi trong bảng 3.1
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
9
§å ¸n m«n häc líi ®iÖn §µo V¨n Tó
B.10
-4
, S
3,0088

2,5292
3,1387
2,9189
3,2635
2,7025
X, Ω
12,8281
10,2362
13,38211
12,4451
13,9140
10,9374
R, Ω
13,4112
7,8740
13,9903
13,0108
14,5465
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,58
2,65
2,58
2,58
2,58
2,65

x
0
,
Ω/km
0,440
0,429
0,440
0,440
0,440
0,429
r
0
,
Ω/km
0,46
0,33
0,46
0,46
0,46
0,33
l, km
58,3095
47,7214
60,8276
56,5685
63,2456
50,9902
I
sc
, A

174,9532
183,7024
151,6260
157,4578
169,1214
191,1214
I
cp
, A
265
330
265
265
265
330
F
tc
, mm
2
70
95
70
70
70
95
F
tt
,mm
2
79,5242

83,5011
68,9209
71,5717
76,8734
86,8243
I
bt
,A
87,4766
91,8512
75,8130
78,7289
84,5607
95,5607
S
max
=P
max
+jQ
max
,
MVA
30+j14,5290
28+j21
26+j12,5918
27+j13,0761
29+j14,0447
32+j17,3334
Líp HÖ thèng ®iÖn 3. Kho¸ 47. Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
10

Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Đờng dây
NĐ1
NĐ2
NĐ3
NĐ4
NĐ5
NĐ6
Bảng 3.1. Thông số của các đờng dây trong phơng án 1.
b. Tính tổn thất điện áp
Chất lợng điện năng của hệ thống điện đợc đánh giá chủ yếu qua sự ổn
định của tần số dòng điện và độ lệch điện áp so với định mức. Do ta đã giả thiết
công suất tác dụng của nguồn điện là đủ cung cấp cho hệ thống nên vấn đề ổn
định của tần số sẽ không đợc xét dến. Chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện đợc đánh
giá qua tổn thất điện áp trên các đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ
sau sự cố.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù
hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện
1 cấp điện áp không vợt quá 10%-15% trong chế độ làm việc bình thờng, còn
trong chế độ sau sự cố, các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện không vợt
quá 15%-20%, nghĩa là:
U
maxbt
%=10%-15%
U
maxsc
%=15%-20%
Công thức tính tổn thất điện áp trên đờng dây trong chế độ làm việc bình
thờng:
U

bt
%=
100.

2
dm
iiii
U
XQRP +
Trong đó:
P
i
, Q
i
- Công suất chạy trên đoạn đờng dây i, MW, MVAr.
R
i
, X
i
- Điện trở và điện kháng trong sơ đồ thay thế hình của đờng dây i,

U
đm
=110 kV- Điện áp định mức của mạng điện.
Khi tính tổn thất điện áp , các thông số điện áp lấy từ bảng 3.1.
* Tổn thất điện áp trên đoạn NĐ1:
U
NĐ1bt
=
100.

110
8281,12.5290,144112,13.30
2
+
=4,8654%
Sự cố trên đờng dây xảy ra khi đứt một trong hai mạch, khi đó điện trở của đờng
dây tăng lên hai lần còn dòng điện truyền tải không đổi, vì vậy:
U
NĐ1sc
=2.U
NĐ1bt
=2.4,8654%=9,7308%
*Tính toán hoàn toàn tơng tự đối với các đờng dây còn lại. Kết quả ghi
trong bảng 3.2.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U
bt
% U
sc
%
NĐ1 4,8654 9,7308
NĐ2 3,5986 7,1972
NĐ3 4,3988 8,7976
NĐ4 4,2481 8,4962
NĐ5 5,1014 10,2028
NĐ6 3,7918 7,5836
11
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Bảng 3.2. Giá trị tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây

Phơng án 1.
Từ bảng trên :
U
maxbt
%=5,1014 %
U
maxsc
=10,2028 %.
3.1.2. Ph ơng án 2
Hình 3.2. Sơ đồ mạch điện phơng án 2
a. Chọn tiết diện dây dẫn.
Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ2 là:
5918,33545918,12262128
32N
jjjSSS +=+++=+=

Đ2
MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn 2-3 là:
323
SS

=
=26+j12,5918 MVA
Tính toán các thông số của các đọn đờng dây đợc thực hiện tơng tự phơng án 1.
Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.3.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
12
§å ¸n m«n häc líi ®iÖn §µo V¨n Tó
B.10

-4
, S
3,0088
2,6151
3,1000
1,1538
1,4595
2,7025
X, Ω
12,8281
9,9261
11,7662
4,9194
6,2225
10,9374
R, Ω
13,4112
5,0107
5,9397
5,1430
6,5054
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,58
2,74
2,74

2,58
2,58
2,65
x
0
,
Ω/km
0,440
0,416
0,416
0,440
0,440
0,429
r
0
,
Ω/km
0,46
0,21
0,21
0,46
0,46
0,33
l, km
58,3095
47,7214
56,5685
22,3607
28,2843
50,9902

I
sc
, A
174,9532
333,7906
326,7952
151,6260
157,4578
191,1214
I
cp
, A
265
445
445
265
265
330
F
tc
, mm
2
70
150
150
70
70
95
F
tt

,mm
2
79,5242
151,7320
148,4451
68,9209
76,87
86,8243
Líp HÖ thèng ®iÖn 3. Kho¸ 47. Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
13
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
I
bt
,A
87,4766
166,8953
163,2896
75,8130
84,5607
95,5607
S
max
=P
max
+jQ
max
,
MVA
30+j14,5290
54+j33,5918

56+j27,1208
26+j12,5918
29+j14,0447
32+j17,3334
Đờng dây
NĐ1
NĐ2
NĐ4
2-3
4-5
NĐ6
Bảng 3.3. Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 2
b. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Dựa vào bảng 3.3, ta có bảng các giá trị tổn thất điện áp 3.4
Lản 3.4. Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 2
Tổn thất điện áp trên đoạn đờng dây NĐ2-3:
* Khi làm việc bình thờng:
U
NĐ2-3bt
=U
NĐ2bt
+U
23bt
=4,9918%+1,6170%=6,6088%
* Trong chế độ sau sự cố:
Ta không xét trờng hợp sự cố xếp chồng (xảy ra đồng thời trên NĐ2 và 2-
3), chỉ xét trờng hợp sự cố xảy ra trên đờng dây có tổn thất điện áp lớn hơn
( NĐ2 ), nghĩa là:
U
NĐ2-3sc

=U
NĐ2sc
+U
2-3bt
=9,9836%+1,6170%=11,6006%
Nh vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện lúc làm việc bình thờng là:
U
maxbt
=U
NĐ4bt
+U
4-5bt
=5,3862%+2,2814%=7,6676%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện ở chế độ sau sự cố là:
U
maxsc
=U
NĐ4sc
+U
4-5bt
=10,7724%+2,2814%=13,0538%
3.1.3. Phơng án 3.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U
bt
% U
sc
%
NĐ1 4,8654 9,7308

NĐ2 4,9918 9,9836
2-3 1,6170 3,2340
NĐ4 5,3862 10,7724
4-5 2,2814 4,5628
NĐ6 3,7918 7,5836
14
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Hình 3.3. Sơ đồ mạch điện phơng án 3
a. Chọn tiết diện dây dẫn
Kết quả tính ghi trong bảng 3.5.
B.10
-4
, S
2,6151
1,6317
3,1387
2,9189
2,7943
1,6317
X,
9,9261
6,9570
13,38211
12,4451
10,6060
6,9570
R,
5,0107
7,2732
13,9903

13,0108
5,3540
7,2732
b
0.
10
-6
, S/km
2,74
2,58
2,58
2,58
2,74
2,58
x
0
,
/km
0,416
0,440
0,440
0,440
0,416
0,440
r
0
,
/km
0,21
0,46

0,46
0,46
0,21
0,46
l, km
47,7214
31,6228
60,8276
56,5685
50,9902
31,6228
I
sc
, A
365,9966
174,9532
151,6260
157,4578
360,0272
169,1214
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
15
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
I
cp
, A
445
265
265
265

445
265
F
tc
, mm
2
150
70
70
70
150
70
F
tt
,mm
2
162,2712
79,5242
68,9209
71,5717
163,6487
76,8734
I
bt
,A
178,4983
87,4766
75,8130
78,7289
180,0136

84,5607
S
max
=P
max
+jQ
max
,
MVA
58+j35,5290
30+j14,5290
26+j12,5918
27+j13,0761
61+j31,3718
29+j14,0447
Đờng dây
NĐ2
2-1
NĐ3
NĐ4
NĐ6
6-5
Bảng 3.5. Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 3
b.Tính tổn thất điện áp
Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.6.
Bảng 3.6. Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện
phơng án 3
Nh vậy:
U
maxbt

=U
NĐ6bt
+U
6-5bt
=5,4490%+2,5507%=7,9979%
U
maxsc
=U
NĐ6sc
+U
6-5bt
=10,8980%+2,5507%=13,4487%
3.1.4. Phơng án 4.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U
bt
% U
sc
%
NĐ2 5,3164 10,6328
2-1 2,6386 5,2772
NĐ3 4,3988 8,7976
NĐ4 4,2481 8,4962
NĐ6 5,4490 10,8980
6-5 2,5507 5,1014
16
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Hình 3.4. Sơ đồ mạch điện phơng án 4
a. Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện.

Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.7.
B.10
-4
, S
2,6151
1,6317
3,1387
3,1000
1,4595
2,7025
X,
9,9261
6,9570
13,38211
11,7662
6,2225
10,9374
R,
5,0107
7,2732
13,9903
5,9397
6,5054
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,74

2,58
2,58
2,74
2,58
2,65
x
0
,
/km
0,416
0,440
0,440
0,416
0,440
0,429
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
17
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
r
0
,
/km
0,21
0,46
0,46
0,21
0,46
0,33
l, km
47,7212

31,6228
60,8276
56,5685
28,2843
50,9902
I
sc
, A
356,9966
174,9532
151,6260
326,7952
157,4578
191,1214
I
cp
, A
445
265
265
445
265
330
F
tc
, mm
2
150
70
70

150
70
95
F
tt
,mm
2
162,2712
79,5242
68,9209
148,4451
76,87
86,8243
I
bt
,A
178,4983
87,4766
75,8130
163,2896
84,5607
95,5607
S
max
=P
max
+jQ
max
,
MVA

58+j35,5290
30+j14,5290
26+j12,5918
56+j27,1208
29+j14,0447
32+j17,3334
Đờng dây
NĐ2
2-1
NĐ3
NĐ4
4-5
NĐ6
Bảng 3.7. Thông số của các đờng dây trong mạng điện phơng án 4
b. Tính tổn thất điện áp.
Bảng 3.8. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phơng án 4
Từ bảng trên:
U
maxbt
=U
NĐ2bt
+U
2-1bt
=5,3164%+2,6386%=7,9550%
U
maxsc
=U
NĐ2sc
+U
2-bt

=10,6328%+2,6386%=13,2714%
3.1.5. Phơng án 5.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U
bt
% U
sc
%
NĐ2 5,3164 10,6328
2-1 2,6386 5,2772
NĐ3 4,3988 8,7976
NĐ4 5,1350 10,2700
4-5 2,2814 4,5628
NĐ6 3,7918 7,5836
18
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Hình 3.5. Sơ đồ mạch điện phơng án 5
a. Xác định các dòng công suất chạy trên các đoạn đ ờng dây trong mạng kín
NĐ4-5NĐ.
Giả sử rằng:
* Không xét đến tổn thất công suất trên tổng trở của đờng dây.
* Tất cả các đoạn đờng dây trong mạng điện là đồng nhất và có cùng một
tiết diện.
Khi đó dòng công suất chạy trên đoạn đầu đờng dây ( NĐ4, NĐ5) xác định theo
công thức sau:
5454
555454
N
lll

lS)ll(S
S


++
++
=


Đ4
5454
445444
N
lll
lS)ll(S
S


++
++
=


Đ5
Thay số ta có:
0793,14j0714,29
0984,148
2456.63).0447,14j29(5299,91).0761,13j27(
S +=
+++

=
NĐ4

MVA
NĐ5
S

=26,9286+j13,0415 MVA
Theo luật Kirhoff I:
454
SSS

=
NĐ4
=(29,0714+j14,0793)-(27+j13,0761)=2,0714+j1,0032 MVA
b. Tính tiết diện các đoạn đ ờng dây trong mạng điện.
* Tiết diện các đoạn đờng dây trong mạng kín NĐ4-5NĐ:
I
NĐ4
=
3
22
10.
110.3
0793,140714,29 +
=169,5378 A
F
tt
=
1253,154

1,1
5378,169
=
mm
2
Chọn dây AC- 150, I
cp
=445 A
Khi đứt đờng dây NĐ5, dòng công suất chạy trên đoạn NĐ4 là:
=+=
54N
SSS

Đ4sc
56+j27,1028 MVA
I
NĐ4sc
=326,5791 A < I
cp
= 445 A
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
19
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Vậy đoạn NĐ4 ta chọn dây AC-150.
* Đoạn NĐ5:
I
NĐ5
=
3
22

10.
110.3
0415,139286,26 +
=157,0414 A
F
tt
=
1,1
0414,157
=142,7649 mm
2
Chọn dây AC-150, I
cp
=445 A
Khi đứt đờng dây NĐ4:
5791,326SS
NN
===
Đ4scNĐ5scĐ4scNĐ5sc
I I

A < I
cp
=445 A
Vậy đoạn NĐ5 chọn dây AC-150
* Đoạn 4-5:
I
4-5
=
3

22
10.
110.3
0032,17014,2 +
=12,0799 A
F
tt
=
1,1
0799,12
=10,9817 mm
2
Khi đứt đờng dây NĐ4:
4sc54
SS

=

=27+j13,0761 MVA
Khi đứt đờng dây NĐ5:
5sc54
SS

=

=29+j14,0447 MVA
I
4-5sc
=
3

22
10.
110.3
0447,1429 +
=169,1213 A < I
cp
Vậy chọn dây AC-70 cho đoạn 4-5.
Kết quả tính thông số của các đoạn đờng dây trong mạng ghi trong bảng 3.9.
B.10
-4
, S
3,0088
2,6151
1,1538
1,5500
1,7329
0,7297
2,7025
X,
12,8281
9,9261
4,9194
23,5325
26,3102
12,4451
10,9374
R,
13,4112
5,0107
5,1430

11,8794
13,2816
13,0108
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,58
2,74
2,58
2,74
2,74
2,58
2,65
x
0
,
/km
0,440
0,416
0,440
0,416
0,416
0,440
0,429
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
20
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú

r
0
,
/km
0,46
0,21
0,46
0,21
0,21
0,46
0,33
l, km
58,3095
47,7214
22,3607
56,5685
63,2456
28,2843
50,9902
I
sc
, A
174,9532
333,7906
151,6260
326,5791
326,5791
169,1213
191,1214
I

cp
, A
265
445
265
445
445
265
330
F
tc
, mm
2
70
150
70
150
150
70
95
F
tt
,mm
2
79,5242
151,7320
68,9209
154,1253
142,7649
10,9817

86,8243
I
bt
,A
87,4766
166,8953
75,8130
169,5378
157,0414
12,0799
95,5607
S
max
=P
max
+jQ
max
,
MVA
30+j14,5290
54+j33,5918
26+j12,5918
29,0714+j14,0793
26,9286+j13,0415
2,0714+j1,0032
32+j17,3334
Đờng dây
NĐ1
NĐ2
2-3

NĐ4
NĐ5
4-5
NĐ6
Bảng 3.9. Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 5
* Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây còn lại đợc tính tơng tự nh
trong các phơng án trớc. Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.10
Bảng 3.10. Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phơng án 5.
Từ bảng trên:
U
maxbt
=U
NĐ2bt
+U
2-3bt
=4,9918%+1,6170%=6,6088%
U
maxsc
=U
NĐ54sc
=16,2914%
3.1.6. So sánh các phơng án về kỹ thuật
Các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phơng án đợc tổng hợp trong
bảng 3.11
Tổn thất
điện áp
Phơng án
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U

bt
% U
sc
%
NĐ1 4,8654 9,7308
NĐ2 4,9918 9,9836
2-3 1,6170 3,2340
NĐ4 5,5923 10,7725
*
NĐ5 5,7916 12,0440
**
4-5 0,3259 4,5628
*
/4,2484
**
NĐ6 3,7918 7,5836
21
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
1 2 3 4 5
U
maxbt
,%
5,1014 7,6676 7,9997 7,9550 6,6088
U
maxsc
,%
10,2028 13,0538 13,4487 13,2714 16,2924
Bảng 3.11. Các giá trị tổn thất điện áp của các phơng án đã dự kiến
Nh vậy ta chọn sơ bộ các phơng án 1, 2, 4 để so sánh về chỉ tiêu kinh tế.
3.2. Lựa chọn phơng án tối u về kinh tế.

Để so sánh kinh tế các phơng án ta dựa vào hàm chi phí tính toán hàng
năm:
Z=a
tc
.K + Y =min
Trong đó:
a
tc
- hệ số hiệu quả của vốn đầu t (a
tc
=0,125)
K- Vốn đầu t một lần
Y- Chi phí vận hành hàng năm
Đối với mạng điện thiết kế ( đờng dây trên không, 2 mạch đặt trên cùng một
cột), K đợc tính nh sau:
K=1,6.k
0i
.l
i
k
0i
- giá thành 1 km đờng dây 1 mạch, đ/km
l
i
- chiều dài đờng dây i, km
Tổng các chi phí vận hành hàng năm đợc xác định theo biểu thức:
Y=a
vhđ
.K+ A.c
Trong đó :

a
vhđ
- Hệ số vận hành đối với các đoạn đờng dây trong mạng điện
( a
vhđ
=0,04)
A- Tổng tổn thất điện năng hàng năm
c- giá 1 kWh điện năng tổn thất, c= 500 đ/kWh
Tổng tổn thất điện năng A đợc xác định theo:
A=P
imax
.
Trong đó:
P
imax
- Tổn thất công suất trên đờng dây i khi phụ tải cực đại
- thời gian tổn thất công suất cực đại
Với:
P
imax
=
i
2
dm
2
maxi
2
maxi
R.
U

QP +
maxmaxmax
jQPS +=


: Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây
R
i
- Điện trở tác dụng của đờng dây i
U
đm
- Điện áp định mức cả mạng điện.
Thời gian tổn thất công suất cực đại tính theo cong thức:
=(0,124+ T
max
.10
-4
).8760 h
T
max
- Thời gian sử dụng phụ tải cực đại hàng năm, T
max
=5000 h
=(0,124 + 5000. 10
-4
).8760=3411 h
3.2.1. Phơng án 1.
a. Vốn đầu t xây dựng mạng điện K
* Tính cho đờng dây NĐ1:
Với loại dây AC-70 thì: k

0i
=208.10
6
đ/km
l
1
=58,3095 km
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
22
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
K
1
=1,6.208.10
6
.58,3095=19405,4016.10
6
đ
* Các đờng dây còn lại trong mạng điện tính hoàn toàn tơng tự. Kết quả
tính ghi trong bảng 3.12
b. Tính chi phí vận hành hàng năm
* Tổn thất công suất tác dụng trên các đờng dây:
Trên đờng dây NĐ1:
P
1max
=
=
+
4112,13.
110
5290,1430

2
22
1,2315 MW
Tổn thất công suất tác dụng trên các đoạn đờng dây còn lại tính hoàn toàn tơng
tự. Kết quả tính ghi trong bảng 3.12
Đờng
dây
Ký hiệu
dây
l
km
R

P
MW
Q
MVAr
P
MW
k
0
.10
6
đ/km
K.10
6
đ
NĐ1 AC-70 58,3095 13,4112 30 14,5290 1,2315 208 19405,4016
NĐ2 AC-95 47,7214 7,8740 28 21 0,7972 283 21608,2499
NĐ3 AC-70 60,8276 13,9903 26 12,5918 0,9649 208 20243,4253

NĐ4 AC-70 56,5685 13,0108 27 13,0761 0,9677 208 18825,9968
NĐ5 AC-70 63,2456 14,5465 29 14,0447 1,2482 208 21408,1357
NĐ6 AC-95 50,9902 8,4134 32 17,3334 0,9209 283 23088,3626
Tổng 6,1304 124219,5719
Bảng 3.12. Tổn thất công suất tác dụng và vốn đầu t xây dựng các đờng dây
trong mạng điện phơng án 1
Tổn thất điện năng trong mạng điện:
A=6,1304.3411=20 910,7944 MWh
Chi phí vận hành hàng năm:
Y=0,04.124 219,5719.10
6
+20 910,7944.10
3
.500=15,4242.10
9
đ
c. Chi phí tính toán hàng năm
Z=0,125.124 219,5719.10
6
+15,4242.10
9
=30,9516.10
9
đ
3.2.2 Phơng án 2.
a. Vốn đầu t xây dựng mạng điện
Đờng
dây
Ký hiệu
dây

l
km
R

P
MW
Q
MVAr
P
MW
k
0
.10
6
đ/km
K.10
6
đ
NĐ1 AC-70 58,3095 13,4112 30 14,5290 1,2315 208 19405,4016
NĐ2 AC-150 47,7214 5,0107 54 33,5918 1,6748 403 30770,7587
2-3 AC-70 22,3607 5,1430 26 12,5918 0,3547 208 7441,6410
NĐ4 AC-150 56,5685 5,9397 56 27,1208 1,9005 403 36475,3688
4-5 AC-70 28,2843 6,5054 29 14,0447 0,5582 208 9413,0150
NĐ6 AC-95 50,9902 8,4134 32 17,3334 0,9209 283 23088,3626
Tổng 6,6406 126594,5477
Bảng 3.13. Tổn thất công suất và vốn đầu t xây dựng các đờng dây mạng điện
phơng án 2
b. Chi phí vận hành hàng năm
A=6,6406.3411=22651,0866 MWh
Y=0,04.126594,5477.10

6
+22651,0866.10
3
.500=16,3897.10
9
đ
c. Chi phí tính toán hàng năm
Z=0,125.126594,5477.10
6
+16,3897.10
9
=32,2140.10
9
đ
3.2.3 Phơng án 4
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
23
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
a.Vốn đầu t xây dựng mạng điện
Kết quả ghi trong bảng 3.14
Đờng
dây
Ký hiệu
dây
l
km
R

P
MW

Q
MVAr
P
MW
k
0
.10
6
đ/km
K.10
6
đ
NĐ2 AC-150 47,7214 5,0107 58 35,5290 1,9158 403 30770,7587
2-1 AC-70 31,6228 7,2732 30 14,5290 0,6679 208 10524,0678
NĐ3 AC-70 60,8276 13,9903 26 12,5918 0,9649 208 20243,4253
NĐ4 AC-150 56,5685 5,9397 56 27,1208 1,9005 403 36475,3688
4-5 AC-70 28,2843 6,5054 29 14,0447 0,5562 208 9413,0150
NĐ6 AC-95 50,9902 8,4134 32 17,3334 0,9209 283 23088,3626
Tổng 6,9282 130514,9982
Bảng 3.14. Tổn thất công suất và vốn đầu t xây dựng các đờng dây mạng điện
phơng án 4
b. Chi phí vận hành hàng năm
A=6,9282.3411=23632,0902 MWh
Y=0,04.130514,9982.10
6
+23632,0902.10
3
.500=17,0366.10
9
đ

c. Chi phí tính toán hàng năm
Z=0,125.130514,9982.10
6
+17,0366.10
9
=33,3510.10
9
đ
3.2.4. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của 3 phơng án 1, 2, 4.
Các chỉ tiêu Phơng án
1 2 4
U
maxbt
,%
5,1014 7,6676 7,9550
U
maxsc
,%
10,2028 13,0538 13,2714
Z.10
9
, đ 30,9156 32,2140 33,3510
Bảng 3.15. Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phơng án
Từ kết quả trên ta thấy rằng, phơng án 1 là phơng án tối u về kinh tế kỹ thuật.
Vậy ta chọn phơng án 1 để cấp điện cho các phụ tải.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
24
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
chơng 4
Các máy biến áp trong trạm hạ áp . Sơ đồ trạm

và sơ đồ hệ thống điện
4.1. Chọn số lợng và công suất các máy biến áp trong các trạm hạ áp
4.1.1. Số lợng
Tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại 1 nên để đảm bảo cung cấp điện
cho các phụ tải, ta đặt 2 máy biến áp trong mỗi trạm hạ áp. Máy biến áp trong
mỗi trạm là máy biến áp có thể diều chỉnh dới tải.
4.1.2. Chọn công suất các máy biến áp.
Mỗi máy biến áp trong trạm cần phải chịu đợc quá tải bằng 40% trong
thời gian phụ tải cực đại. Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm có n máy đ-
ợc xác định theo công thức:
S
)1n(k
S
max

Trong đó:
S
max
- phụ tải cực đại của trạm
k=1,4- Hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố
n- số máy biến áp trong trạm ( n=2)
* Tính công suất của các máy biến áp trong trạm 1:
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
25