Những yêu cầu chính đối với mạng điện

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................ .
CHƯƠNG I: Cân bằng công suất........................................................................................1
1.1. Các số liệu về nguồn và phụ tải....................................................................................1
1.1.1. Sơ đồ địa lý.................................................................................................................. 1
1.1.2. Những số liệu về nguồn cung cấp..............................................................................1
1.1.3. Những số liệu về phụ tải.............................................................................................2
1.2. Phân tích nguồn và phụ tải...........................................................................................2
1.2.1. Nguồn điện.................................................................................................................. 2
1.2.2. Phụ tải......................................................................................................................... 2
1.3. cân bằng công suất tác dụng.........................................................................................3
1.4. Cân bằng cơng suất phản kháng..................................................................................4
1.5. Tính sơ bộ chế độ vận hành của nhà máy....................................................................5
1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại................................................................................................5
1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu...............................................................................................5
1.5.3. Trường hợp sự cố......................................................................................................5
CHƯƠNG II: Tính tốn kỹ thuật chi tiết các phương án..................................................7
2.1. Những yêu cầu chính đối với mạng điện......................................................................7
2.2. Lựa chọn dây dẫn..........................................................................................................7
2.3. Tính tốn so sánh kỹ thuật các phương án..................................................................8
2.3.1. Đề xuất các phương án...............................................................................................8
2.3.2. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án.................................................................10
CHƯƠNG III: So sánh các phương án về mặt kinh tế.....................................................44
3.1. Phương pháp kinh tế...................................................................................................44
3.2. Phương án 1.................................................................................................................45
3.3. Phương án 2.................................................................................................................46
3.4. Phương án 3.................................................................................................................47

3.5. Phương án 4.................................................................................................................47
CHƯƠNG IV: Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính..............................................49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

4.1. Chọn máy biến áp........................................................................................................49
4.1.1. Ngun tắc chung.....................................................................................................49
4.1.2. Tính tốn chọn máy biến áp cho từng trạm...........................................................49
4.2. Chọn sơ đồ nối điện.....................................................................................................51
4.2.1. Chọn sơ đồ nối dây chi tiết cho các trạm hạ áp phụ tải.........................................51
4.2.2. Chọn sơ đồ nối dây chi tiết cho nhà máy điện........................................................53
4.2.3. Chọn sơ đồ nối điện chính tồn hệ thống điện........................................................53
CHƯƠNG V: Tính tốn chính xác các chế độ vận hành của mạng điện........................54
5.1. Chế độ phụ tải cực đại.................................................................................................54
5.1.1. Đoạn NĐ – 1..............................................................................................................54
5.1.2. Đoạn NĐ – 5 – HT....................................................................................................55
5.1.3. Đoạn HT – 7..............................................................................................................58
5.1.4. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống........................................................61
5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu................................................................................................61
5.3. Chế độ sau sự cố..........................................................................................................65
5.3.1. Chế độ sau sự cố một tổ máy nhà máy điện............................................................65
5.3.2. Chế độ sau sự cố đứt một mạch lộ kép....................................................................67
CHƯƠNG VI: Tính toán điện áp tại các nút của hệ thống và lựa chọn phương thức
điều áp.................................................................................................................................. 69
6.1. Tính tốn điện áp tại các nút của hệ thống điện........................................................69
6.1.1. Chế độ phụ tải cực đại..............................................................................................69
6.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu.............................................................................................70

6.1.3. Chế độ sau sự cố.......................................................................................................71
6.2. Chọn đầu phân áp các máy biến áp...........................................................................73
6.2.1. Máy biến áp hạ áp....................................................................................................73
CHƯƠNG VII: Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện.........................79
7.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện................................................................................79
7.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện...........................................................79
7.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện.........................................................................79
7.4. Tính chi phí giá thành................................................................................................80


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành năng lượng đóng một vai trị hết sức quan trọng trong q trình cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước. Chính vì vậy nó ln được ưu tiên hàng đầu và phát điện trước
một bước so với các ngành công nghiệp khác. Việc xây dựng các nhà máy điện mới, xuất
hiện các phụ tải mới đòi hỏi các yêu cầu về thiết kế lưới điện để nối liền nhà máy điện với
các phụ tải, nối liền nhà máy điện mới với hệ thống điện cũ và nối liền hai nhà máy điện với
nhau.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện giúp sinh viên áp dụng một cách tổng quan
nhất những kiến thức đã học và tích luỹ trong quá trình học tập để giải quyết vấn đề trên.
Việc thiết kế mạng lưới điện phải đạt đuợc những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm
tối đa được vốn đầu tư trong phạm vi cho phép là nhiệm vụ quan trọng đối với nền kinh tế
của nước ta hiện nay.
Bản đồ án này thiết kế mạng điện khu vực gồm một nhà máy nhiệt điện và hệ thống
cung cấp cho 9 phụ tải, được trình bày trong 7 chương.
Trong quá trình làm đồ án với kiến thức đã được học trong suốt 2 năm, sự nỗ lực cố
gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện, đặc

biệt là sự hướng dẫn trực tiếp, tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Hoàng Việt đã giúp em
hoàn thành đúng tiến độ bản đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã trang bị cho em kiến thức chun mơn
để hồn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp
đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án.
Tuy nhiên do trình độ có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận
được sự đóng góp ý kiến của các thầy cơ giáo.
Hà Nội, ngày 23 tháng 05 năm 2014.
Sinh viên thực hiện

Bùi Đức Tâm


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG I
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1. CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1.1. Sơ đồ địa lý

Hình 1.1 Sơ đồ địa lý nguồn và tải

8
2

9
30+12,78j MVA

1

32+15,5j MVA

30+14,53j MVA

32+13,63j MVA

HT

5
ND

32+19,83j MVA

4
29+15,65j MVA

7

50 km

6

30+16,19j MVA

3
28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

1.1.2. Những số liệu về nguồn cung cấp
a.

b.

Nguồn điện 1: Nhà máy nhiệt điện (NĐ)
- Số tổ máy: 4 tổ máy
- Công suất của một tổ máy: 50 MW
- Hệ số công suất: 0,85
- Điện áp định mức: 10,5 kV
Nguồn điện 2: Hệ thống điện (HT) có cơng suất vơ cùng lớn
- Hệ số cơng suất trên thanh góp cao áp: 0,85

1.1.3. Những số liệu về phụ tải
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện
Bảng 1.1 Số liệu về phụ tải

Phụ tải

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Pmax (MW)

32

30

28

29

32

30

33

30

32

Pmin (MW)

16

15

14

14,5

16

15

16,5

15

16

cos φ

0,92
13,63
2

6,816
34,78
3
17,39
1
I

0,9
14,52
0
7,260
33,32
9
16,66
5
I

0,92
11,92
8
5,964
30,43
5
15,21
7
I

0,88
15,66
0

7,830
32,95
8
16,47
9
I

0,85
19,84
0
9,920
37,65
1
18,82
6
I

0,88
16,20
0
8,100
34,09
5
17,04
7
I

0,9
15,97
2

7,986
36,66
2
18,33
1
I

0,92
12,78
0
6,390
32,60
9
16,30
4
I

0,9
15,48
8
7,744
35,55
1
17,77
6
I

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

10

10

10

10

10

10

10

10

10

Qmax (MVAr)
Qmin (MVAr)
Smax (MVA)
Smin (MVA)
Loại hộ phụ tải
Độ tin cậy yêu
cầu
Điện áp thứ cấp
(kV)

1.2. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
Từ các số liệu đã cho ở trên ta có thể rút ra các nhận xét sau:
1.2.1. Nguồn điện
Nguồn điện gồm 1 nhà máy nhiệt điện và thanh góp hệ thống điện, với cơng suất đặt và
hệ số công suất như sau:
Nhiệt điện: Pđm = 4.50 = 200 MW
Cos  = 0,85
Uđm = 10,5 kV
Hệ thống điện có cơng suất vơ cùng lớn: cos = 0,85
Vì hệ thống điện có cơng suất vơ cùng lớn nên phải có sự liên hệ giữa thanh góp hệ
thống và nhà máy nhiệt điện để có sự trao đổi công suất giữa 2 nguồn, không cần phải dự
trữ công suất trong nhà máy điện (công suất tác dụng và phản kháng dự trữ được lấy từ
thanh góp hệ thống)
1.2.2. Phụ tải
Ta thấy nhà máy điện và hệ thống cung cấp cho 9 phụ tải, công suất của các phụ tải khá
lớn. Theo sơ đồ địa lí phân bố các phụ tải ta thấy các phụ tải được phân bố tập trung xung
quanh 2 nguồn điện.

Tổng công suất cực đại của phụ tải là: PPTmax = 276 MW.
Tổng công suất cực tiểu của phụ tải: PPTmin = 50%PPTmax = 138 MW.
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Tất cả có 9 phụ tải trong đó có 9 phụ tải loại 1 có yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện
cũng như chất lượng điện năng cao.
Đây là khu công nghiệp và dân cư với khoảng cách giữa nhà máy với hệ thống và
khoảng cách từ nguồn tới phụ tải là khá lớn, do vậy ta phải sử dụng đường dây trên không
để tải điện, sử dụng dây nhôm lõi thép làm dây truyền tải điện để đảm bảo khả năng dẫn
điện, độ bền cơ cũng như khả năng kinh tế cao.
1.3. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
Đặc điểm của q trình sản xuất điện năng là cơng suất của các nhà máy sản xuất ra
phải luôn cân bằng với công suất tiêu thụ của các phụ tải tại mọi thời điểm.
Việc cân bằng công suất trong hệ thống điện cho thấy khả năng cung cấp của các nguồn
phát và yêu cầu của các phụ tải có cân bằng hay khơng, từ đó sơ bộ định ra phương thức vận
hành của các nhà máy để đảm bảo cung cấp đủ công suất, thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật
và có hiệu quả kinh tế cao nhất.
Đặc biệt việc tính tốn cân bằng cơng suất cho hệ thống trong các chế độ cực đại, cực
tiểu và chế độ sự cố, nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, đảm bảo chỉ tiêu về chất lượng
điện cung cấp cho các phụ tải.
Tổng cơng suất có thể phát của nhà máy điện và hệ thống phải bằng hoặc lớn hơn công
suất yêu cầu trong chế độ cực đại cộng với công suất dự trữ, tính theo cơng thức sau:
Pkt + PHT = Pyc = mPpt + Pmđ + Ptd + Pdtr

(1-1)
Trong đó:
m:
Hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1).
Pkt: Tổng công suất tác dụng phát kinh tế của nhà máy điện.
Thay số ta có Pkt = 85%Pđm = 0,85.4.50 = 170 MW.
PHT: Tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
Pyc: Công suất yêu cầu của phụ tải đối với nguồn điện tại thanh cái điện áp
máy phát
Ppt: Tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ.
Ppt = 32 + 30+ 28 + 29 + 32 + 30 + 33 + 30 + 32 = 276MW.
Pmđ: Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp giá trị
khoảng 5%Ppt .
Pmđ = 5% mPpt = 5% . 276 = 13,8MW.
Ptd: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện ( từ 8 ÷ 12% ) ở
đây lấy bằng 10%Pđm
Ptd = 10%Pđm = 10%.200 = 20 MW.
Pdt: Tổng công suất tác dụng dự trữ của nhà máy điện.
Pdt = 0 (do thanh góp HT có cơng suất vơ cùng lớn).

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Ta thấy:

Pkt = 170 MW
Pyc = mPpt + Pmđ + Ptd + Pdtr = 1. 276 + 13,8 + 20 + 0 = 309,8 MW
Vậy tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống:
PHT = Pyc – Pkt = 309,8 – 170 = 139,8 MW
Hệ thống điện đã cho đảm bảo khả năng cung cấp điện cho yêu cầu của các phụ tải,
thanh góp hệ thống cung cấp khoảng 139,8 MW.
1.4. CÂN BẰNG CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Việc cân bằng cơng suất phản kháng có ý nghĩa quyết định đến điện áp của mạng điện.
Biểu thức cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn như sau:
Qkt + QHT + Qb = mQpt +QB + QL –QC +Qtd +Qdtr
( 1-2 )
Trong đó:
m:
Hệ số đồng thời (ở đây lấy m = 1).
Qkt: Tổng công suất phát kinh tế của nhà máy điện.
Qkt = Pkt.tgF (tgF = 0,62)→Qkt = 170.0,62 = 105,4 MVAr
QHT: Tổng công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.
QHT = PHT.tgHT (tgHT = 0,62)→QHT = 139,8.0,62 = 86,676 MVAr
Qb:
Tổng công suất phản kháng bù.
Qpt: Tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải.
Qpt = Ppti.tgpti = 136,02 MVAr
QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA tăng áp và hạ áp của
hệ thống
Ta lấy: QB = 20%∑Qpt = 20%.136,02 = 27,204 MVAr
QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây của mạng điện.
QC:
Tổng công suất phản kháng do dung dẫn của các đoạn đường dây cao
áp trong mạng điện sinh ra.
Với lưới điện đang xét trong tính tốn sơ bộ ta có thể coi: QL QC

Qtd:
Tổng cơng suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện.
Qtd = Ptd.tgtd
Chọn
costd = 0,75
tgtd = 0,882
Do đó ta có:
Qtd = 20.0,882 = 17,64 MVAr
Qdt:
Tổng công suất phản kháng dự trữ của nhà máy điện.
Qdt = 0 (thanh góp HT có công suất vô cùng lớn)
Thay các thành phần vào biểu thức cân bằng công suất phản kháng (1- 2), ta có:
Qyc = mQpt + QB + QL – QC + Qtd + Qdtr
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

= 136,020 + 27,204 + 17,64 = 180,864 MVAr
QF + QHT = 192,072MVAr > Qyc = 180,864 MVAr
Do vậy trong bước tính sơ bộ ta không cần đặt thêm các thiết bị bù cơng suất phản
kháng.
1.5. TÍNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA NHÀ MÁY
1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của hệ thống trong chế độ phụ tải cực đại (chưa kể đến
dự trữ của hệ thống) là:

Pyc max = mPpt + Pmđ + Ptd = 1.276 + 13,8+ 0,1.200 = 309,800 MW
Các nhà máy nhiệt điện vận hành kinh tế khi công suất phát chiếm (80% ÷ 90%) cơng
suất định mức của các tổ máy. Ta cho nhà máy điện phát 85% công suất đặt:
PFkt max = 85%.Pđm max = 0,85.200 = 170 MW
Như vậy thanh góp hệ thống điện cịn phải đảm nhận:
PHT max = Pycmax – PFkt max = 309,8 – 170 = 139,800MW
1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
Tổng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải min :
Ppt min = 50%Ppt max = 0,5. 309,8
= 154,900 MW
Để các máy phát không vận hành quá non tải ta vận hành 2 tổ máy của nhà máy điện và
cho phát 85% công suất đặt của các tổ máy vận hành:
PFkt min = 85%.2.50 = 85 MW
Như vậy hệ thống điện còn phải đảm nhận:
PHT min =  Pyc min – PFkt min = 154,900– 85
= 69,900 MW
1.5.3. Trường hợp sự cố
Sự cố 1 tổ máy ở nhà máy điện.
Tổng công suất yêu cầu trong chế độ sự cố 1 tổ máy:
Pyc sự cố = mPpt + Pmđ + Ptd = 276+ 0,05.276 + 10%.200
= 309,8 MW
Khi đó để đáp ứng nhu cầu của phụ tải ta cho nhà máy phát 100% cơng suất của các tổ
máy cịn lại:
PF sự cố = 100%.3.50
= 150 MW
Như vậy hệ thống điện còn phải đảm nhận:
PHT sự cố = Pyc sự cố – PF sự cố = 309,8 – 150
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

5

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện
= 159,800 MW

Từ các số liệu tính tốn trên ta có bảng tổng kết sau:

Bảng 1.2 Sơ bộ phương thức vận hành của hệ thống điện
Phụ tải

Chế độ max

Chế độ min

Chế độ sự cố

PF (MW)

Số tổ máy
làm việc

PF (MW)

Số tổ máy
làm việc

PF (MW)

Số tổ máy
làm việc

Nhà máy

170

4

85

2

150

3

Hệ thống

139,8

Nguồn điện

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

69,9

159,8

6

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHI TIẾT CÁC
PHƯƠNG ÁN
2.1. NHỮNG YÊU CẦU CHÍNH ĐỐI VỚI MẠNG ĐIỆN
Cung cấp điện liên tục:
Hầu hết các phụ tải trong hệ thống là những phụ tải loại I. Đối với hộ tiêu thụ loại I là
những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp điện có thể gây ra nguy hiểm
đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, hư hỏng thiết bị, làm
hỏng hàng loạt sản phẩm, rối loạn các q trình cơng nghệ phức tạp.
Để thực hiện yêu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải loại I cần đảm bảo dự
phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phịng được đóng tự động.
Đảm bảo chất lượng điện năng:
- Chất lượng điện năng gồm chất lượng về tần số và điện áp xoay chiều.
- Khi thiết kế mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống điện có đủ cơng suất để cung
cấp cho các phụ tải trong khu vực thiết kế. Vì vậy những vấn đề duy trì tần số khơng cần
xét.
Do đó các chỉ tiêu chất lượng của điện năng là các giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ
tiêu thụ so với điện áp định mức của mạng điện thứ cấp. Trong quá trình 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.
Đảm bảo tính linh hoạt cao:
Hệ thống thiết kế phải có tính linh hoạt cao trong vận hành. Cần phải có nhiều phương
thức vận hành hệ thống để khi với phương thức này gặp sự cố thì vận hành hệ thống theo
phương thức khác. Mục đích là đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho phụ tải.
2.2. LỰA CHỌN DÂY DẪN

Các dây dẫn trần được sử dụng cho các đường dây trên không. Các dây nhôm, dây
nhôm lõi thép và dây hợp kim nhôm được dùng phổ biến nhất ở các đường dây trên khơng.
Dây nhơm lõi thép có độ bền cơ rất tốt lớn hơn nhiều độ bền cơ của dây nhôm. Được
sử dụng phổ biến nhất ở các đường dây trên khơng có điện áp từ 35 kV trở lên.
Dựa vào cấu trúc của dây dẫn có thể phân thành dây dẫn một sợi, dây dẫn nhiều sợi và
dây dẫn rỗng. Dây dẫn một sợi chỉ có một sợi dây trịn. Dây dẫn nhiều sợi gồm có nhiều sợi
dây trịn riêng biệt đường kính từ 2 – 4 mm, được xoắn với nhau theo từng lớp. Số lượng
các sợi dây tăng khi tăng tiết diện dây dẫn, đồng thời số lượng các sợi dây ở các lớp kế tiếp
khác nhau 6 sợi.
Dây dẫn một sợi rẻ hơn dây dẫn nhiều sợi, nhưng dây một sợi có độ bền cơ thấp và
khơng mềm dẻo như dây nhiều sợi. Do đó trong thực tế người ta không chế tạo dây nhôm
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

trần một sợi. Trong các dây nhôm lõi thép những sợi dây bên trong được chế tạo bằng thép
tráng kẽm có ứng suất kéo khoảng 110 – 120 kG/mm2.
Bề mặt ngoài của dây là nhơm để dẫn điện cịn bên trong là lõi thép để tăng độ bền
cơ của dây dẫn.
2.3. TÍNH TỐN SO SÁNH KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
2.3.1. Đề xuất các phương án.
8
2

9

1

30+12,78j MVA

30+14,53j MVA

32+15,5j MVA

8km
67,0

60,83
km

5

70 km

NÐ

82,46 km

32+19,83j MVA
64

k
,0 4

m

70,71 km

4

29+15,65j MVA

7

72,8
km

km

67,0
8k
m

0
72,8

HT

32+13,63j MVA

6

3

30+16,19j MVA

28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

Hình 2.1 Phương án 1
8

50,99
km

9

30+14,53j MVA

32+15,5j MVA
67,0
m

m
08k
67,

32+13,63j MVA

8k

HT

60,83
km

2

9 km
50,9

1

30+12,78j MVA

5

70 km

NÐ

4

70,71 km

4 km
85,4

82,46 km

32+19,83j MVA

29+15,65j MVA

7

6
30+16,19j MVA

3
28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện
Hình 2.2 Phương án 2
8
2

9

1

30+12,78j MVA

30+14,53j MVA

32+15,5j MVA

8km
67,0

60,83
km

5

70 km

NÐ

82,46 km

m
2k
44,7

32+19,83j MVA

4

70,71 km

29+15,65j MVA

7

72,8

km

km

67,0
8k
m

0
72,8

HT

32+13,63j MVA

6

3

30+16,19j MVA

28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

Hình 2.3 Phương án 3
50,99
km

9

30+14,53j MVA

32+15,5j MVA
67,0

32+13,63j MVA

m

m
08k
67,

8k

HT

60,83
km

5

70 km

NÐ

4 km
85,4

82,46 km

km
72
44,

32+19,83j MVA

70,71 km

4

29+15,65j MVA

7

6
30+16,19j MVA

2

9 km
50,9

1

30+12,78j MVA

3
28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

Hình 2.4 Phương án 4

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện
8
2

9

1

30+12,78j MVA

30+14,53j MVA

32+15,5j MVA
32+13,63j MVA

HT

5

NÐ

32+19,83j MVA

4
29+15,65j MVA

7

6
30+16,19j MVA

3
28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

Hình 2.5 Phương án 5
2.3.2. Tính tốn kỹ thuật cho từng phương án.
2.3.2.1 Phương pháp chung
a - Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện
Điện áp định mức của lưới điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật,
cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng: khi tăng điện áp định mức thì tổn thất cơng suất
và điện năng sẽ giảm chi phí vận hành, tăng cơng suất giới hạn truyền tải trên đường dây tuy
nhiên lại làm cho vốn đầu tư tăng và ngược lại khi điện áp định mức của lưới điện thấp thì
vốn đầu tư nhỏ nhưng tổn thất công suất và điện năng lại tăng làm cho chi phí vận hành
tăng. Vì vậy chọn đúng điện áp định mức của lưới điện khi thiết kế là điều rất cần thiết.
Điện áp của lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của các phụ tải, khoảng
cách giữa các phụ tải với nguồn cung cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ
của lưới điện…Như vậy chọn điện áp định mức của mạng điện xác định chủ yếu bằng các

điều kiện kinh tế. Việc chọn sơ bộ điện áp của lưới điện có nhiều phương pháp khác nhau
như là:
Theo khả năng tải và khoảng cách truyền tải của đường dây.
Theo các đường cong thực nghiệm.
Theo các công thức kinh nghiệm.
Ta sử dụng cơng thức Still để tính điện áp tối ưu về kinh tế của lưới điện:
U = 4,34 L  16.P

(kV)

(2-1)

Trong đó
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

L: khoảng cách tải điện, (km)
P: công suất truyền tải trên đường dây, (MW)
Cơng thức Still chỉ áp dụng với đường dây có chiều dài đến 220 km và công suất truyền
tải P ≤ 60 MW. Ở lưới điện đang xét ta thấy thoả mãn 2 điều kiện trên. Vì vậy ta sẽ tính U i
cho tất cả các nhánh, nếu 70 kV ≤ Ui ≤ 170 kV thì ta chọn Udm = 110 kV.
b - Chọn tiết diện dây dẫn
Trong bài toán quy hoạch thiết kế lưới điện, chọn dây dẫn là bài toán cơ bản nhất. Chọn
dây dẫn bao gồm chọn chọn loại dây dẫn và tiết diện dây dẫn.

Ta sử dụng các loại dây dẫn trên không, dây nhôm lõi thép (AC), đặt 2 lộ trên cùng một
cột thép, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn pha là Dtb = 5 m.
Tiết diện dây dẫn ảnh hưởng nhiều đến vốn đầu tư để xây dựng đường dây và chi phí
vận hành của đường dây, nhưng giảm tổn thất điện năng và chi phí về tổn thất điện năng. Vì
vậy ta cần phải chọn tiết diện dây dẫn làm sao cho hàm chi phí tính tốn nhỏ nhất. Ta sẽ sử
dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế để tìm tiết diện dây dẫn:
I
Fkt  max
(4-3)
J kt
Trong đó
Fkt: tiết diện kinh tế của dây dẫn
Jkt: mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2. Jkt chọn chung cho toàn lưới theo
điều kiện Tmax và dây AC với Tmax = 5000 h, dây AC ta có Jkt = 1,1 A/mm2.
Imax: dòng điện chạy trên đường dây cho chế độ cực đại, A.
Giá trị dòng điện này được xác định theo công thức sau:
Imax =

P 2 max  Q 2 max
n 3 U dm

.103 (A)

(4-4)

Trong đó
n: số mạch đường dây(đường dây kép thì n = 2, đường dây đơn thì n = 1)
Uđm: điện áp định mức của lưới điện, kV
Pmax , Qmax: dịng cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng cực đại chạy trên
đường dây, (MW, MVAr)

Sau khi tính tiết diện theo cơng thức (4-3) ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn gần nhất
trong dãy tiêu chuẩn: 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240 – 300.

c - Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật
Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Xét các trường hợp sự cố để kiểm tra: với lộ kép ta xét trường hợp đứt 1 lộ, với mạch
vịng thì ta phải xét cụ thể sự cố xảy ra trên từng nhánh. Riêng đối với các đường dây liên
lạc phải xét thêm sự cố hỏng 1 tổ máy của nhà máy điện.
Điều kiện kiểm tra theo điều kiện phát nóng là:
Ibt max  Ilv max
Isc max  ICP
Trong đó
Isc max: dịng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn trong các trường hợp sự cố, (kA)
ICP : tra bảng theo tiết điện dây dẫn và ứng với nhiệt độ tối đa là 250C, (kA)
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
* Tổn thất điện áp được tính như sau:
UX-k% =

 ΔU% .100U %
ij





Pij R ij  Qij .Xij
U 2dm

.100

Trong đó
UX-k% - tổn thất điện áp từ nguồn X đến nút k là nút có điện thế thấp nhất nối
với nó.
Uij %- tổn thất điện áp trên đường dây ij
Pij , Qij – công suất trên đường dây ij
Rij , Xij - điện trở điện kháng trên đường dây ij
* Tổn thất điện áp phải thỏa mãn các điều kiện :
Lúc bình thường: ΔU% .100Umax bt% < 10 %
Lúc sự cố : ΔU% .100Umax SC% < 20 %
- Đối với đường dây mạch kép, khi sự cố 1 mạch đường đây thì ΔU% .100Usc% tăng gấp 2:
ΔU% .100Usc %= 2ΔU% .100Ubt %
- Đối với đường dây liên lạc phải tính ΔU% .100Usc % khi sự cố 1 tổ máy phát.

2.3.2.2 Phương án 1

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

8
2

9

1

30+12,78j MVA

30+14,53j MVA

32+15,5j MVA
67,0
8

m
08k

km

67,

72,8

km

0 km

72,8

32+13,63j MVA

HT

60,83

km

5

70 km

NÐ

32+19,83j MVA

82,46 km

km
,04
64

70,71 km

4

29+15,65j MVA

7

6
30+16,19j MVA

3
28+11,93j MVA

33+15,98j MVA

Hình 2.6 Sơ đồ đi dây phương án 1
a - Phân bố công suất:
* Phân bố công suất trong chế độ làm việc bình thường
Khi xét đến tổn thất trên đường dây và máy biến áp ta có: ( tổn thất ∆P trên đường dây là
5% Ppt và ∆Q trong MBA là 20%Qpt)






SND – 1 S1   SND – 1  P1  jQ1    PND – 1  jQ ND – 1 
 P1  jQ1    0,05P1  j0, 2Q1  1,05P1  j1,2Q1
1,05.32  j1, 2.13,63 33, 6  j16,365 MVA
Tương tự tính tốn trên các đường dây khác:


SND – 2 1,05P2  j1,2Q 2 1,05.30  j1,2.14,53 31,5  j17, 436 MVA


SND – 3 1,05P3  j1,2Q3 1,05.28  j1,2.11,93 29, 4  j14,316 MVA


SNÐ – 4 1,05P4  j1,2Q 4 1,05.29  j1,2.15,65 30, 45  j18,78 MVA


SHT – 6 1,05P6  j1,2Q6 1,05.30  j1,2.16,19 31,5  j19, 428 MVA


SHT – 7 1,05P7  j1,2Q 7 1,05.33  j1,2.15,98 34,65  j19,176 MVA


SHT – 8 1,05P8  j1,2Q8 1,05.30  j1,2.12,78 31,5  j15, 336 MVA


SHT – 9 1,05P9  j1,2Q9 1,05.32  j1,2.15,5 33,6  j18,6 MVA
Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

- Phân bố công suất trên đường dây liên lạc NĐ – 5 – HT:
Công suất cấp vào đường dây NĐ – 5 được xác định như sau:












SNÐ – 5 SF  (SNÐ – 1  SNÐ – 2  SNÐ – 3  SNÐ – 4 )


Trong đó: SF : cơng suất của NĐ phát lên thanh cái cáp áp 110kV của các MBA tăng áp



 

SF  (Skt  Std )   SBAT    Pkt  jQ kt    Ptd  jQ td    j0,2(Q kt  Q td )



 Pkt  jPkt .tgφ F    0,1.Pkt  j0,1.Pkt .tgφ td   j0,2(Pkt .tgφ F  0,1.Pkt .tgφtd )
0,9Pkt  j0,8Pkt .tgφ F  j0,08.Pkt .tgφ td
Trong đó:
Pkt – tổng cơng suất tác dụng phát kinh tế của nhà máy điện.
Pkt 0,85.PFđm 0,85.200 170 MW


Vậy SF 0,9.170  j0,8.170.0,75  j0,08.170.0,882 153  j90,005 MVA

Ta có


SNÐ – 5  153  j90,005    33,6  j16,365    31,5  j17, 436    29, 4  j14,316   (30, 45  j18, 78)
28,05  j23,108 MVA
Dịng cơng suất truyền tải trên đường dây HT – 5 là:






S HT - 5 S5  SND – 5  33,6  j23,808    28,05  j23,108 
5,55  j0,7 MVA
* Phân bố công suất trên đường dây liên lạc NĐ – 5 – HT trong chế độ sự cố một tổ
máy của nhà máy nhiệt điện:
Khi sự cố 1 tổ máy, 3 tổ máy còn lại sẽ phát với công suất định mức:
PFsc  3.50 150 MW


SF 0,9Psc  j0,8Psc .tgφ F  j0,08.Psc .tgφ td
0,9.150  j0,88.150.0,75  j0,08.150.0,882 135  j88, 416 MVA
Công suất tác dụng truyền tải từ NĐ vào đường dây NĐ – 5:
Ta có


SNÐ – 5  135  j88, 416    33,6  j16,365    31,5  j17, 436    29, 4  j14,316   (30, 45  j18, 78)
10,05  j21,519 MVA
Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT – 5 là:

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện






SHT – 5 S5  SND – 5  33,6  j23,808    10,05  j21,519 
23,55+j2,289 MVA
Bảng 2.1 Phân bố công suất trên đường dây liên lạc
Chế độ làm việc
Max
Chế độ sự cố 1 tổ máy nhà máy điện



SNĐ – 5 (MVA)
28,05 + 23,108j
10,05 + 21,519j



SHT – 5 (MVA)

5,55  j0,7
23,55+j2,289

b - Lựa chọn Uđm
Ta lựa chọn điện áp định mức của hệ thống theo công thức Still:
Ui = 4,34 L  16.P
Trong đó:
Ui: Điện áp của đường dây (kV)
Li: Chiều dài đoạn đường dây thứ I, (km)
Pi: Công suất truyền tải trên đường dây thứ i, (MW)
i: Số thứ tự của phụ tải ( i = )
Theo công thức Still ta có điện áp vận hành trên các đoạn đường dây là:
UNĐ – 3 = 4,34 70,72  16.31,5 = 104,232 kV
Tính tốn tương tự cho cái đoạn dây khác ta được bảng kết quả sau:

Bảng 2.2 Điện áp trên các đường dây phương án 1
Đường dây

Li (km)

Pi (MW)

Ui (kV)

NĐ – 1

67,08

33,60

106,722

NĐ – 2

72,80

31,50

104,232

NĐ – 3

70,72

29,40

100,957

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

NĐ – 4
NĐ – 5
HT – 5

64,04
70,00
60,83

30,45
43,35
9,75

18,780
32,110
8,302

HT – 6

85,44

31,50

105,368

HT – 7

82,46

34,65

109,525

HT – 8

72,80

31,50

104,232

HT – 9

67,08

33,60

106,722

Bảng kết quả tính tốn cho ta thấy tất cả các giá trị điện áp tính được đều nằm trong
khoảng (70 ÷ 170) kV.
Vậy ta chọn cấp điện áp định mức tải điện cho toàn mạng điện thiết kế Uđm = 110kV.
c - Lựa chọn tiết diện dây dẫn
Tính chọn dây dẫn cho đoạn NĐ – 3
Dòng điện cực đại chạy trên đoạn NĐ – 3:
2
2
PNĐ
– 3  Q NĐ – 3

I NĐ – 3 

2. 3.U đm

FNĐ – 3 

.103 

29, 402  16,3652
.103 98,080 A
2. 3.110

I NĐ – 3 85,816

78,015 mm 2
J kt
1,1

Ta chọn dây AC-70 cho đoạn NĐ – 3
Tính tốn tương tự cho các đoạn dây khác ta có kết quả lựa chọn dây dẫn cho phương
án sau:

Bảng 2.3 Tiết diện dây dẫn trên các đường dây phương án 1

NĐ – 1

L
(km)
67,08

P
(MW)
33,60

Q
(MVAr)
16,365

Imax
(A)
98,080

Fkt
(mm2)
89,164

Ftc
(mm2)
AC-95

NĐ – 2

72,80

31,50

17,436

94,485

85,895

AC-95

NĐ – 3

70,72

29,40

14,316

85,816

78,015

AC-70

Đường dây

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm

16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

NĐ -– 4

64,04

30,45

18,780

93,887

85,352

AC-95

NĐ – 5

70,00

28,05

23,108

95,375

86,705

AC-95

HT – 5

60,83

5,55

0,700

14,680

13,345

AC-70

HT – 6

85,44

31,50

19,428

97,125

88,295

AC-95

HT – 7

82,46

34,65

19,178

103,931

94,483

AC-95

HT – 8

72,80

31,50

15,336

91,943

83,585

AC-95

HT – 9

67,08

33,60

18,600

100,786

91,624

AC-95

d - Kiểm tra điều kiện kỹ thuật.
Kiểm tra điều kiện phát nóng cho lộ đường dây NĐ – 3
Khi sự cố đứt 1 lộ đường dây thì dịng điện chạy trên đường dây còn lại tăng lên gấp 2
lần dịng điện lúc bình thường:
Isc = 2Imax = 2. 78,015= 171,632 A.
Dây AC - 70 có dịng điện lâu dài cho phép khi đặt ngoài trời là: I CP = 275 A, do đó ta
thấy: Isc = 170,286A < ICP = 275A. Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng.
Tính tốn tương tự cho các đường dây khác ta có bảng kết quả kiểm tra sau:
Bảng 2.4 Kết quả kiểm tra các đường dây theo điều kiện phát nóng phương án 1
Đường dây

L(km)

P(MW)

Q(MVAr)

Imax(A)

Isc max(A)

Ftc

ICP(A)

NĐ – 1

67,08

33,60

16,365

98,080

196,160

AC-95

335

NĐ – 2

72,80

31,50

17,436

94,485

188,970

AC-95

335

NĐ – 3

70,72

29,40

14,316

85,816

171,632

AC-70

275

NĐ –v 4

64,04

30,45

18,780

93,887

187,774

AC-95

335

NĐ – 5

70,00

28,05

23,108

95,375

190,750

AC-95

335

HT – 5

60,83

5,55

0,700

14,680

29,360

AC-70

275

HT – 6

85,44

31,50

19,428

97,125

194,250

AC-95

335

HT – 7

82,46

34,65

19,178

103,931

207,862

AC-95

335

HT – 8

72,80

31,50

15,336

91,943

183,886

AC-95

335

HT – 9

67,08

33,60

18,600

100,786

201,572

AC-95

335

Tất cả các đường dây lộ kép đều thoả mãn điều kiện phát nóng, riêng với đường dây liên
lạc ta xét thêm chế độ sự cố 1 tổ máy nhà máy nhiệt điện:
Khi sự cố 1 tổ máy ở nhà máy nhiệt điện ta có:


SNĐ – 5 10,05  21,519 j MVA

Isc NĐ – 5 

2
2
PNĐ
– 5  Q NĐ – 5

2. 3.U đm

Sinh viên: Bùi Đức Tâmc Tâm



SHT – 5 23,55+j2,289 MVA

10,052  21,5192

.103 62,33 A < ICP NĐ – 5 = 335 A
2. 3.110
17