ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn LÃ MINH KHÁNH

Thiết kế mạng lưới điện

MỤC LỤC
PHẦN I.................................................................................................................4
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN.......................................................................................4
CHƯƠNG I ..........................................................................................................5
CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN ..........................................................5
1.1. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải:............................................5
1.1.1. Phụ tải: ..............................................................................................5
1.1.2. Nguồn điện: .......................................................................................5
1.2. Định hướng cơ bản:.................................................................................6
CHƯƠNG II.........................................................................................................7
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN.........................................................................7
2.1. Cân bằng công suất tác dụng :...............................................................7
2.2. Cân bằng công suất phản kháng : .........................................................8
CHƯƠNG III......................................................................................................10
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TỐN KỸ THUẬT
CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN. .............................................................................10
3.1. Dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện: .....................10
3.1.1. Chế độ phụ tải cực đại:..................................................................10
3.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:...............................................................10
3.1.3. Trường hợp sự cố:..........................................................................11
3.1.4. Tổng kết : ........................................................................................12
3.2. Các phương án nối dây của mạng lưới điện: .......................................12
3.3. Tính tốn kỹ thuật cho từng phương án: .............................................15
3.3.1 Phương án I: ....................................................................................19
3.3.3 Phương án II....................................................................................26
3.3.2 Phương án III...............................................................................28
3.3.3 Phương án IV...............................................................................31
3.3.5 Phương án V :.................................................................................34

3.4. Bảng tổng kết cho từng phương án: .....................................................38
CHƯƠNG IV .....................................................................................................39
SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT KINH TẾ VÀ LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .........................................................................39
4.1. Phương pháp tính kinh tế:.....................................................................39
4.2. Tính các chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án:....................................40
4.2.1 Phương án I : ...................................................................................40
4.2.2 Phương án II:...................................................................................42
4.2.3 Phương án III: .................................................................................43
4.3. Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu: ..............................................45
CHƯƠNG V.......................................................................................................46
CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CÁC MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC SƠ ĐỒ
NỐI DÂY ...........................................................................................................46
Lê Văn Lâm
-1Lớp TC-ĐL

eBook for You

Đồ án tốt nghiệp


Thiết kế mạng lưới điện

5.1. Chọn số lượng và công suất của các máy biến áp: ..............................46
5.1.1 Nguyên tắc chọn số lượng và công suất của các máy biến áp: ....46
5.1.2 Chọn số lượng máy biến áp :...........................................................47
5.1.3 Chọn công suất của các máy biến áp tại các phụ tải: ....................47
5.1.4 Chọn công suất biến áp cho các MBA trạm tăng áp: ....................48
5.2.Chọn sơ đồ nối điện: ...............................................................................48
5.2.1 Sơ đồ nối điện tại các trạm giảm áp:...............................................48

5.2.2 Sơ đồ nối dây của trạm biến áp tăng áp: ........................................50
5.3. Sơ đồ nối dây tồn mạng điện: ..............................................................51
CHƯƠNG VI .....................................................................................................52
TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MẠNG ĐIỆN ...........................................52
6.1 Chế độ phụ tải cực đại:..........................................................................52
6.1.1 Nhánh đến phụ tải 1: .......................................................................53
6.1.2 Nhánh NĐ-4-3-HT : ........................................................................57
6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:.........................................................................62
6.2.1 Nhánh đến phụ tải 1: .......................................................................64
6.2.2 Nhánh NĐ-4-3-HT : ........................................................................67
6.3 Chế độ sau sự cố: ....................................................................................71
6.3.1. Xét sự cố đứt một mạch đường dây kép lúc phụ tải cực đại:........71
6.3.2 Xét sự cố hỏng một tổ máy phát lúc phụ tải cực đại ......................79
CHƯƠNG VII ....................................................................................................83
TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU
CHỈNH ĐIỆN ÁP ..............................................................................................83
7.1. Xác định điện áp tại các nút:.................................................................83
7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121 kV): ............................................84
7.1.2 Chế độ phụ tải min:..........................................................................85
7.1.3 Chế độ sau sự cố: .............................................................................87
7.2. Lựa chọn phương án điều chỉnh điện áp: ............................................91
7.2.1. Phụ tải 1: .........................................................................................93
7.2.2. Bảng tổng kết thông số của các đường dây trong mạng điện: .....95
CHƯƠNG VIII...................................................................................................96
TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT
CỦA MẠNG
ĐIỆN ..................................................................................................................96
8.1. Tính tốn tổn thất trong mạng điện:.....................................................96
8.1.1. Tính tổn thất cơng suất tác dụng: ..................................................96
8.1.2. Tính tổn thất điện năng:.................................................................96

8.2. Vốn đầu tư cho mạng điện: ..................................................................97
8.2.1. Vốn đầu tư cho đường dây: ...........................................................97
8.2.2. Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp: ..............................................97
8.2.3. Tổng vốn đầu tư cho mạng điện: .................................................97
8.3. Tính giá thành tải điện: .........................................................................97
8.4. Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện:................98
PHẦN II .............................................................................................................99
Lê Văn Lâm

-2-

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Đồ án tốt nghiệp


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

eBook for You

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO .................................................................99
CÔNG SUẤT 250 KVA – 22/0,4 kV ................................................................99
I. Phần mở đầu:.............................................................................................99
II. Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây: .......................................................99
III. Chọn thiết bị điện áp cao: ....................................................................100
IV. Chọn thiết bị điện hạ áp: ......................................................................102

V. Tính ngắn mạch: ....................................................................................105
VI. Tính tốn nối đất cho trạm biến áp: ....................................................109
VII. Kết cấu trạm : ......................................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO:...............................................................................112

Lê Văn Lâm

-3-

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Lê Văn Lâm

-4-

eBook for You

PHẦN I
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG I
CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN
1.1. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải:
Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong
tính tốn thiết kế.
Tính tốn thiết kế có chính xác hay khơng hồn tồn phụ thuộc vào
mức độ chính xác của cơng tác thu thập phụ tải và phân tích nó.
Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương
thức vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu
suất, cosϕ và khả năng điều chỉnh.
Các thông số của phụ tải và nguồn điện:

Phụ tải

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Pmax(MW)

30

36

42

38

24

30

30

30

26

Cosϕ

0,90

0,90

0,92

0,92

0,88

0,88

0,90

0,88

0,88

Qmax(MVAr)

14,53 17,44 17,89 16,19 12,95 16,19 14,53 16,19 14,03

Mức
chỉnh

I

I

I

I

I

I

I

III

I

Y/c đ/c U

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

T

KT

Udm (kV)

10

10

10

10

10

10

10

10

10

điều

Tmax = 5000h
Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.
1.1.2. Nguồn điện:
Mạng điện được thiết kế bao gồm một nhà máy nhiệt điện và nút hệ
thống cung cấp cho 9 phụ tải. Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy
có cơng suất định mức là 55 MW, công suất đặt: PĐNĐ = 4.55 = 220 MW. Hệ
số cơng suất Cosϕ = 0,85
Nút hệ thống có hệ số công suất Cosϕ = 0,85. Điện áp trên thanh cái
cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110%, khi phụ tải cực tiểu

là 105%, khi sự cố nặng nề là 110% điện áp danh định.
Lê Văn Lâm

-5-

Lớp TC-ĐL

eBook for You

1.1.1. Phụ tải:


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

1.2. Định hướng cơ bản:
Với Tmax = 5000 h, Đây là khu công nghiệp và có dân cư nên ta dùng
đường dây trên không để tải điện,
Phụ tải luôn được cung cấp từ 2 nguồn nên ta phải sử dụng dây kép ,
mạch vịng , 2 nguồn mang đến.
Sử dụng dây nhơm lõi thép để đảm bảo khả năng dẫn điện và độ bền cơ,
tính kinh tế, sử dụng cột bê tơng li tâm cho những vị trí cột đỡ, cột sắt cho
những cột néo, góc.
Bố trí dây dẫn: theo hình tam giác đều với khoảng cách trung bình hình
học là 5m

Lê Văn Lâm

-6-

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời
gian khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện
làm việc của nhà máy nhiệt điện là ổn định, cơng suất phát ra có thể thay đổi
tuỳ ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng 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 nằm rải rác xung quanh
nhà máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phịng nóng,
Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế
khi nó vận hành với (80 – 90%Pđm), 9 phụ tải của mạng điện đều là 9 hộ loại
1, và các hộ nằm rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện thuận lợi
cho việc vạch các phương án nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho
phụ tải nối liền giữa hai nhà máy.
Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính
chất của các phụ tải, tạo ra phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của
các hộ phụ tải.


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG II
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN

Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện
cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác
dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn
luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ
cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp.
Mục đích của phần này ta tính tốn xem nguồn điện có đáp ứng đủ
cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng khơng, Từ đó sinh ra phương
thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên
tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng.
Khi tính tốn sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây
và máy biến áp là khơng đổi. Nó được tính theo % cơng suất của phụ tải cực
đại.
Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng
công th?c sau:
ΣPF = ΣPYC = m .ΣPPT + Σ∆PMĐ + ΣPTD+ ΣPDt
Trong đó :
- m là hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m
=1
- ΣPF là tổng công suất đặt nhà máy phát ra ở chế độ đang xét ( Sự cố,
cực đại, cực tiểu )
ΣPF = 220 (MW)
- ΣPPT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải
ΣPPT = ΣPPti = 286 (MW)
- Σ∆PMĐ : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trong
máy biến áp, ở đây ta lấy bằng 5%.ΣPPT
Σ∆PMĐ = 5%.286 = 14,30 (MW)
- ΣPTD: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện
( Đối với nhiệt điện ta lấy bằng 10%.ΣPF )
Lê Văn Lâm

-7-

Lớp TC-ĐL

eBook for You

2.1. Cân bằng công suất tác dụng :


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

ΣPTD=10%.220 = 22 (MW)
- ΣPDT : Tổng công suất tác dụng dự trữ của tồn hệ thống, vì hệ thống
có cơng suất vơ cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là ΣPDT
=0
Do đó ta có tổng cơng suất tác dụng yêu cầu của mạng điện ở chế độ
phụ tải cực đại :
ΣPYC =286 + 14,30 + 22 = 322,30 MW

2.2. Cân bằng công suất phản kháng :
Cân bằng công suất phản kháng quyết định đến điện áp của mạng
điện. Nếu thiếu cơng suất phản kháng thì điện áp bị giảm thấp và ngược lại.
Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau:
ΣQF = mΣQPT + Σ∆QL - Σ∆QC + Σ∆QBA + ΣQTD + ΣQDT
Trong đó :
- Tổng CSPK của NMNĐ phát ra
QNĐ = PF . tg ϕF = 187 x 0,6197 = 115,88 (MVAr).
Công suất phản kháng từ hệ thống:

QHT = PHT . tg ϕHT = 135,30 x 0,6197 = 83,84 (MVAr)
Như vậy tổng công suất phản kháng phát từ các nguồn điện là:
ΣQF = QNĐ + QHT = 115,88 +83,84 = 199,72 (MVAr)
- m: Là hệ số đồng thơì, lấy m = 1,
- ΣQPT : Là tổng CSPK của phụ tải,
- Σ∆QL: Là tổng tổn thất CSPK trên cảm kháng của đường dây
- ∆QC : Là tổng CSPK do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi
tính sơ bộ ta lấy : Σ∆QL = Σ∆QC . Vì Vậy :
Σ∆QL - Σ∆QC = 0
Lê Văn Lâm

-8-

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Giả sử nhà máy phát 85% công suất, ta có :
PF1= 85%. 220 = 187 (MW)
Trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải
một lượng công suất là:
PHT = PYC – PF = 322,30 - 187 = 135,3 MW
Vậy với hệ thống điện có cơng suất PHTL  107,9 MW + Pdt thì sẽ
đảm bảo được cân bằng cơng suất tác dụng cho mạng điện


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

- Σ∆QBA: Là tổng tổn thất CSPK trên các MBA
- ΣQTD : Là tổng CSPK tự dùng của NMĐ
- Qdt : Tổng công suất phản kháng dự trữ của tồn hệ thống. Vì HT có
cơng suất vơ cùng lớn nên ta lấy cơng suất dự trữ từ hệ thống. Do đó ta
khơng xét đến Qdt trong phương trình cân bằng.
Ta có: ΣQPT = Σ(PPT . tg ϕPT ) = 139,6 (MVAR)
Σ∆QBA = 15%.ΣQPT = 0,15 . 139,6 = 20,94 (MVAR)
ΣQTD = ΣPTD .tg ϕTD = 22 . 0,6197 = 13,63(MVAR)
( Vì cosϕTD = 0,85 thì tgϕTD = 0,6197 )
Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện ở chế
độ phụ tải cực đại :
∑Qyc = 139,6 + 19,36 + 13,63 = 172,89 (MVAr)
Ta thấy ∑Qyc < ΣQF = 199,72 (MVAr)
eBook for You

Do đó ta khơng cần bù sơ bộ công suất phản kháng cho mạng điện.

Lê Văn Lâm

-9-

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG III
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TỐN

KỸ THUẬT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN.
3.1. Dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện:
3.1.1. Chế độ phụ tải cực đại:

Thay số vào ta có :
ΣPYC = 286 + 14,30 + 22 = 322,30

(MW)

Nhà máy phát công suất kinh tế 85% cơng suất, ta có :
PF1= 85%. 220 = 187
(MW)
Lượng tự dùng của nhà máy là :
Ptd1= 10%.220= 22
(MW)
Nhà máy phát lên lưới là : 187 - 22 = 165
(MW)
Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
PF2 = ΣPyc- PF1 = 322,30 - 187 = 135,30 (MW)
3.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:
Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì phụ tải bằng 50% phụ tải cực
đại, do đó cơng suất u cầu:
∑PYCmin = 50%.∑PYCmax = 0,5 x 322,30 = 161,15 (MW)
Ở chế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy. nên
cắt bớt một vài tổ máy. Để đảm bảo độ tin cậy tức lượng công suất dự trữ lớn
hơn hoặc bằng công suất của tổ máy lớn nhất là 55 MW. Để các tổ máy vận
hành không quá non tải ta vận hành 2 tổ máy của nhà máy và 2 tổ máy nghỉ.

Lê Văn Lâm

- 10 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Ta thấy công suất vận hành kinh tế của nhà máy điện từ 80-90% so
với công suất đặt. Việc lựa chọn công suất vận hành trong chế độ này cịn
ảnh hưởng đến tính kinh tế của cơng tác thiết kế cho các đoạn đường dây
này... Vì thế trong trường hợp chế độ cực đại ta cho Nhà máy điện cho vận
hành cả 4 tổ máy phát với cơng suất 85% cơng suất đặt.
Ta có cơng suất u cầu của phụ tải Pyc không kể công suất dự trữ Pdt
là :
ΣPyc = ΣPpt + Σ∆Pmđ + Ptd


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Ta cho nhà máy phát công suất kinh tế bằng 85 % công suất đặt của 2
tổ máy. Suy ra công suất phát của nhà máy là:
PF1=85%.110 = 93,5
(MW)
Lượng tự dùng của NM là :
Ptd1=10%. 110 = 11
(MW)
Lượng công suất phát lên lưới là: 93,5 -11 = 82,5 (MW)
Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
PF2 = ΣPyc- PF1 = 161,15 – 93,5 = 173,8 (MW)

3.1.3. Trường hợp sự cố:
Xét sự cố nặng nề nhất là sự cố 1 tổ máy phát có cơng suất 65 MW.
Khi đó các tổ máy còn lại của nhà máy phát với 100% công suất định mức.
Ở đây ta không xét đến sự cố xếp chồng.
Lượng tự dùng của NM là :
Ptd1= 10% . 165 = 16,5 (MW)
Lượng công suất phát lên lưới là: 187 - 16,5 = 148,5 (MW)
Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
PF2 = ΣPyc- PF1 = 322,3 – 148,5 = 173,8 (MW)

Lê Văn Lâm

- 11 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

⇒ PF1sc= 100% .3.55 = 165 (MW)


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

3.1.4. Tổng kết :
Ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của nhà máy trong các chế độ sau :
Chế độ
hành

vận

Phụ tải cực đại

Phụ tải cực tiểu

Nhà máy điện

Hệ thống

- 4 tổ máy phát 85% công suất
- Phát lên hệ thống 165 MW

Cung cấp cho phụ tải 135,3
MW

- 2 tổ máy phát 85% công suất
- Phát lên hệ thống 82,5 MW

Cung cấp cho phụ tải 67,65
MW

- 3 tổ máy phát 100% công
suất
Cung cấp cho phụ tải 173,8
- Phát lên hệ thống 148,5 MW MW

3.2. Các phương án nối dây của mạng lưới điện:
Tính tốn lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên
nhiều nguyên tắc. nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng 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. Làm được
điều đó thì vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp
điện. Trong đó những công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện
áp làm việc. tiết diện dây dẫn. tính tốn các thơng số kỹ thuật. kinh tế …
Trong q trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các
nguyên tắc sau đây :
- Mạng điện phải đảm bảo tính án tồn cung cấp điện liên tục. mức độ
đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ
tải loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không 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 (tần số. điện áp. …)
- Chỉ tiêu kinh tế cao. Vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành
hàng năm nhỏ.
Lê Văn Lâm

- 12 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Chế độ sự cố


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt
và có khả năng phát triển.
Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên nhận thấy: cả 9
phụ tải đều là hộ loại I. yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao. Do đó phải sử
dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép. mạch vòng.
Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:
16

PT1

PT2

PT6

15
14
13
12
PT3

11

Hệ thống

10
9

NM.Điện
PT4

8
7

eBook for You

6
5
PT7

4
3

PT8

2
PT5

1

PT9

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Phương án 1.

Lê Văn Lâm

- 13 -

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

16

Thiết kế mạng lưới điện

PT1

PT2

PT6

15
14
13
12
PT3

11

Hệ thống

10
9

NM.Điện
PT4

8
7
6
5

PT7

4
3

PT8

2
PT5

1

PT9

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

16

PT1

PT2

eBook for You

Phương án 2.
PT6

15
14
13
12
PT3

11

Hệ thống

10
9

NM.Điện
PT4

8
7
6
5
4
3

PT7
PT8

2
PT5

1

PT9

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Phương án 3.

Lê Văn Lâm

- 14 -

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

16

Thiết kế mạng lưới điện

PT1

PT2

PT6

15
14
13
12
PT3

11

Hệ thống

10
9

NM.Điện
PT4

8
7
6
5
4
3

PT7
PT8

2
PT5

1

PT9

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

16

PT1

PT2

eBook for You

Phương án 4.
PT6

15
14
13
12

PT3

11

Hệ thống

10
9

NM.Điện
PT4

8
7
6
5
4
3

PT7
PT8

2
PT5

1

PT9

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Phương án 5.

3.3. Tính tốn kỹ thuật cho từng phương án:
Lựa chọn điện áp tải điện cho hệ thống:
Lê Văn Lâm

- 15 -

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan
trọng, nó ảnh hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện.
Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài tải điện mà ta
chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất.
Nên công suất truyền tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi
hơn, vì rằng giảm được đáng kể lượng cơng suất tổn thất trên đường dây và
trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho
cách điện đường dây và máy biến áp cũng tăng, Do vậy ta cần cân nhắc kỹ
lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất cho mạng điện.
Ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo công thức
kinh nghiệm Still :

U = 4,34. L + 16.P

- L là khoảng cách cần chuyền tải công suất,
- U là điện áp định mức vận hành (KV) ,
Trường hợp công suất lớn và khoảng cách truyền tải đến 1000 km thì ta
cần phải sử dụng cơng thức sau của Zalesski:
Udmi =

Pi(100 + 15 Li )

Ngồi ra nếu sử dụng cơng thức của G,A Harionov thì có thể thu được kết
quả phù hợp với tất cả các mức điện áp từ 35 kV đến 150 kV:
U dmi =

1000
500 2500
+
Li
Pi

Ta tính tốn điện áp định mức cho từng tuyến dây, sau đó chọn điện áp
chuyên tải chung cho toàn mạng, Chọn cấp điện áp định mức của lưới điện
tính cho từng nhánh, tính từ nhà máy điện gần nhất đến nút tải,
Do điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào P và khoảng cách
truyền tải nên để đơn giản ta chọn điện áp định mức chung cho các phương
án và dùng sơ đồ hình tia với đường dây liên lạc giữa nhà máy nhiệt điện và
hệ thống là NĐ-4-3-HT để xác định khoảng cách , điện áp vận hành các lộ.
Lê Văn Lâm

- 16 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

- P là công suất đường dây cần chuyền tải (MW),


Đồ án tốt nghiệp
16

Thiết kế mạng lưới điện

PT1

PT2

PT6

15
14
13
12
PT3

11

Hệ thống

10

9

NM.Điện
PT4

8
7
6
5

PT7

4
3

PT8

2
PT5

1

PT9

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Ta tính cho một đoạn như sau:

eBook for You

∗ Đoạn NĐ-1 :
L1 = 76,15 km
P 1 = 30 MW
Udm1 = 4,34 76,15 + 16.30 = 102,349 kV

∗ Đối với đoạn đường dây NĐ-4-3-HT ta có:
Cơng suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ-4 :
PN-4 = PF – PNI – ∆PNI
Trong đó : PF là công suất phát lên lưới của nhà máy trong chế độ
max không kể tự dùng
PNI = P1 + P2 + P5 + P8 = 120 (MW)
∆PNI = 5% PNI = 5% . 120 = 6
PN-4 = 165 - 120 - 6 = 39 (MW).
Công suất truyền tải trờn ng dõy liờn lc 4-3-HT :
Tính gần đúng
Q N -4 = PN-4 . tg φ4 = 39 . 0,426 = 16,614 (MW).
Lê Văn Lâm
- 17 -

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

(cos φ4 = 0,92 do đó tg φ4 = 0,426 )
S N -4 = PN-4 + jQ N-4 = 39 + j 16,614 (MVA)

S 4-3 = S N-4 - S 4
= 39 + j 16,614 – ( 38 + j 16,18 )
= 1 + j 0,42 (MVA)
S HT -3 = S 3 - S 4 -3 = ( 42 + j17,892) – (1 + j 0,42)
= 41 + j17,472 (MVA)
Vậy lượng công suất cấp cho hệ thống qua phụ tải 4 là :
P4-3 -HT = 1 (MW)
Vậy điện áp tính tốn trên đoạn đường dây NĐ-4 là
40 + 16 .38 = 111,48 (kV)

Đoạn nguồn điện – nút i: Tính tốn hồn tồn tương tự, ta có bảng sau:
Tuyến đường dây

Chiều dài Cơng suất Điện áp tính tốn
L(Km)
P(MW)
U(KV)

NĐ-1
NĐ-2
NĐ-5
NĐ-8
NĐ-4
4 -3
HT-3
NĐ-3
HT-6
HT-7
HT-9

76,15
82,46
70,71
58,31
40
42,42
41,23
41,23
70,00
67,08
80,62

30
36
24
30
38
1
41
42
30
30
26

102,3
111,37
92,54
100,69
110,48
33,174

114,59
115,9
101,78
101,51
96,717

Từ kết quả tính tốn ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV

Lê Văn Lâm

- 18 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

UND-4 = 4,34


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

3.3.1 Phương án I:
16

PT1

PT2

PT6

15
14
13
12
PT3

11

Hệ thống

10
9

NM.Điện
PT4

8
7
6
5

PT7

4
3

PT8

2
PT9

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

a. Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trên khơng
với khoảng cách trung bình hình học Dtb=5 m. Thời gian sử dụng công suất
lớn (Tmax=5000h). điện áp cao và công suất truyền tải lớn. nên tiết diện dây
được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế(Jkt) sau đó kiểm tra lại
điều kiện phát nóng. tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố.
điều kiện độ bền cơ. tổn thất vầng quang.
Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau :
Ftt =

I max
.
J kt

Trong đó:
Ftt- tiết diện tính tốn của dây dẫn (mm2).
Imax- dòng điện chạy qua dây dẫn trong chế độ phụ tải max (A).
Jkt- mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Lê Văn Lâm

- 19 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

PT5

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Theo phụ lục 44 trang 295 - Sách thiết kế các mạng và hệ thống điện
(TG: Nguyễn văn Đạm ) ta chọn được Jkt=1 (A/mm2).
Dịng điện làm việc lớn nhất được tính theo biểu thức:
I lv max =

S max
n. 3.U

=

2
Pmax + Q 2
max

n. 3.U

.10 3.

Trong đó :
Smax- cơng suất chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải max(MVA).
n- số mạch trên một đường dây.
Uđm - điện áp định mức của mạng (110 kV)

Đối với đoạn đường dây NĐ- 4 – 3 - HT ta có:
Cơng suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ-4 :
PNĐ-4 = PF - PNI - ∆PNI

eBook for You

Trong đó : PF là cơng suất phát lên lưới của nhà máy trong chế độ
max sau khi tính cơng suất tự dùng, bằng 165MW (chương 2)
PNI = P1 + P2 + P8 + P5
∆PNI = 5% PNI
PNĐ-4 = 165 - 120 - 5%.120 = 39 (MW).
Vậy lượng công suất cấp cho hệ thống qua phụ tải 4 là :
P4-HT = 39 - 38 = 1 (MW).
Như vậy điểm 4 là điểm phân công suất tác dụng.
Công suất phản kháng truyền vào đường dây NĐ-4 được xác định gần
đúng như sau :
Như vậy

QNĐ-4 = PNĐ-4 . tg ϕ4 = 39 . 0,426 = 16,614 (MVAr)
SNĐ-4 = 39 + j16,614 MVA

Công suất phản kháng truyền tải trên đường dây liên lạc 4-3 :
S4-3 = SN-4 - SSĐ-4

= 39 + j16,614 – (38 + j16,188)
= 1 + j0,42 (MVAr)

Như vậy :
SHT-3 = S4-3 + S4-3 = ( 42 + j17,892) – (1 + j0,42)
= 41 + j17,472 (MVAr)
Lê Văn Lâm

- 20 -

Lớp TC-ĐL


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Dịng cơng suất do nguồn truyền vào phụ tải 1 là :
SNĐ-1= 30 + j14,52MVA
Tương tự ta có :
SNĐ-2 = 36 + j17,42 MVA
SNĐ-5 = 24 + j12,96 MVA
SNĐ-8 = 30 + j16,2 MVA
Dịng cơng suất do hệ thống truyền vào phụ tải 6,7,9 là:
SHT-6 = 30 + j16,2 MVA
SHT-7 = 30 + j14,52 MVA
SHT-9 = 26 + j15,4 MVA
• Do đó ta có tiết diện của đường dây NĐ-4 :
30,152 + 17,0652

= 111,23
2 3.110

(A)

Fktế = 111,23 / 1 = 111,23
(mm2)
Theo mật độ kinh tế của dịng diện ta chọn dây AC có tiết diện gần
nhất là AC- 120 với Icp = 380 A.
Sau khi đã chọn tiết diện dây dẫn thì ta phải tiến hành kiểm tra điều
kiện vầng quang và điều kiện phát nóng.
Ở đây điều kiện vầng quang được thoả mãn vì tiết diện dây dẫn thỗ
mãn với F ≥ 70 mm-2
Do là đường dây liên lạc giữa nhà máy và hệ thống điện nên ta phải
kiểm tra trường hợp sự cố :
1.
Đứt một mạch đường dây
2.
Sự cố một tổ máy phát có cơng suất lớn nhất
Xét trường hợp đứt một mạch đường dây NĐ-4 khi đó dịng điện sự cố là:
Isc1 = 2. INĐ-4max = 2.111,23 = 222,46 A
Như vậy: Isc1 ≤ Icp = 380 A
Khi ngừng một tổ máy phát của NM thì 3 máy phát cịn lại của NM sẽ
phát 100% công suất. Lúc này tổng công suất của nhà máy là :
PF = 165 MW
Ptd = 10%.165 = 16,5 MW
Dịng cơng suất chạy trên đường dây NĐ-4 là:
PNĐ-4 = 165 - 16,5 - 120 - 5%.120 = 22,5
(MW)
Lê Văn Lâm

- 21 Lớp TC-ĐL

eBook for You

INĐ-4max =


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

QNĐ-4 = PNĐ-4.tg ϕ4 = 22,5.0,426 = 9,585

(MVAR)

SNĐ-4sc = 22,5 + j9,585
(MW)
S4 -3 = SNĐ-4sc - S4-4 = (22,5 + j9,585) – ( 38 + J16,18 )
= - 15,5 –J6,595
(MVA)
Vậy S3-4 = 15,5 + j6,595
(MVA)
Isc2=

10,652 + 6,0282
= 44,20
2 3.110

(A)

Như vậy Isc2< Icp = 380A.
Dịng cơng suất chạy từ hệ thống cung cấp cho phụ tải 3 là:
SHT-3 = S3 + S3-4 = 42 + j17,892 + 15,5 + j6,595
= 57,5 + 24,48
(MVA)
Đối với các đoạn khác ta tính tốn tương tự kết quả cho ở trong bảng sau:
Lộ dây

P, MW

Q, MVAr

Imax(A) Ftc(mm2) Icp(A) Isc1(A)

NĐ-1

30

14,52

87,46

95

330

174,93

NĐ-2

36

17,42

104,95

95

330

209,9

NĐ-5

24

12,96

71,58

70

265

143,16

NĐ-8

30

16,18

89,45

95

330

178,9

NĐ-4

39

16,6

111,234 120

380

222,468 64,18

4 -3

1

0,42

2,846

70

265

5,6

44,205

HT-3

41

17,472

116,95

120

380

233,9

164,01

HT-6

30

15,5

88,61

95

330

177,23

HT-7

30

14,52

87,46

95

330

174,93

HT-9

26

14,04

77,54

95

330

135,09

Với cả hai trường hợp sự cố trên dây dẫn đã chọn đều thỏa mãn
điều kiện phát nóng. Ngồi ra có thể thấy sự cố nguy hiểm nhất là sự cố đứt
một mạch đường dây NĐ-4, do đó ta chỉ xét sự cố này khi tính tốn cho
đường dây liên lạc.
Như vậy, các dây dẫn đã chọn ở trên đều thỏa mãn các điều kiện
an toàn cho đường dây.
b.Tính tổn thất điện áp:
Trong chương này do tính sơ bộ nên ta bỏ qua tổn thất ∆P và ∆Q
Lê Văn Lâm

- 22 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Isc2(A)


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

Do dó tổn thất điện áp được tính theo cơng thức :

∆U% =

Pi.Ri + Qi.Xi
.100%
U2

Trong đó : Pi : Cơng suất tác dụng .
Qi : Công suất phản kháng .
Ri : Điện trở tác dụng .
Xi : Điện kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i
n: Số mạch đường dây.
Trong đồ án này yêu cầu điều chỉnh điện áp là khác thường. Do vậy
tổn thất điện áp phải thõa mãn điều kiện sau :
+ Trong chế độ phụ tải cực đại: ∆U% ≤ (10-15)%
: ∆U% sc ≤ (15-20)%

+ Trong chế độ sự cố

Các thông số của đường dây với Dtb= 5m tra được như sau:
Với đường 2 lộ:
r0 .L
2
x 0 .L
X=
2
B = 2.b 0 .L

eBook for You

R=

Với dây AC-70. Dtb = 5m . ta có :
r0 = 0.46 (Ω/km)
x0 = 0.44 (Ω/km)
b0 = 2.58.10-6 (S/km)
Với dây AC-95. Dtb = 5m . ta có :
r0 = 0.33 (Ω/km)
x0 = 0.429 (Ω/km)
b0 = 2.65.10-6 (S/km)
Với dây AC-185. Dtb = 5m . ta có :
r0 = 0.17(Ω/km)
x0 = 0.409 (Ω/km)
b0 = 2.84.10-6 (S/km)
Ta có bảng thơng số của các đoạn đường dây như sau:
b0.10Lộ dây

Ftc(m
m2)

Lê Văn Lâm

L(km r0(Ω/k
)
m

x0(Ω/k
m)
- 23 -

6

(S/km
)

R(Ω)

X(Ω)

B.10-6
(S)

Lớp TC-ĐL


NĐ-1
NĐ-2
NĐ-5
NĐ-8
NĐ-4
4-3
HT-3
HT-6
HT-7
HT-9

95
95
70
95
120

70
120
95
95
95

Thiết kế mạng lưới điện

76,15
82,46
70,71
58,31
40
42,42
41,23
70
67,08
80,62

0,33
0,33
0,46
0,33
0,27
0,46
0,27
0,33
0,33
0,33

0,429
0,429
0,44
0,429
0,423
0,44
0,423
0,429
0,429
0,429

2,65
2,65
2,58
2,65
2,69
2,58
2,69
2,65
2,65
2,65

12,56
13,61
16,26
9,62
5,40
9,76
5,57
11,55

11,07
13,30

16,33
17,69
15,56
12,51
8,46
9,33
8,72
15,02
14,39
17,29

403,60
437,04
364,86
309,04
215,20
218,89
221,82
371,00
355,52
427.29

Ta tính tổn thất điện áp cho đoạn NĐ-4.
ΔUNĐ-4% = (39.5,4 + 16,6 . 8,46).100/1102 = 2,90 (%)
Tổn thất trên đoạn 4-3 là :
ΔU4-3% = (1.9,76 + 0,42 . 9,33).100/1102 = 0,11 (%)
Tổn thất trên đoạn 3- HT là :

ΔU4-3% = (41 . 5,57 + 17,472 . 8,72).100/1102 = 3,15 (%)
Các đoạn cịn lại tính hồn tồn tương tự theo cơng thức trên. Ta có
bảng tổng kết sau:
Lộ dây

Ftc(mm)2 ΔUbt(%) ΔUsc(%)

NĐ-1

95

5,08

10,15

NĐ-2

95

6,59

13,19

NĐ-5

70

4,89

9,78

NĐ-8

95

4,06

8,12

NĐ-4

120

2,90

5,80

4-3

70

0,11

0,23

HT-3

120

3,15

6,29

HT-6

95

4,79

9,57

HT-7

95

4,47

8,94

HT-9

95

4,86

9,73

Do đó trong chế độ phụ tải max, giá trị tổn thất điện áp lớn nhất là:
ΔUmaxbt% = ΔU%NĐ-2 = 6,59 %
Lê Văn Lâm

- 24 -

Lớp TC-ĐL

eBook for You

Đồ án tốt nghiệp


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế mạng lưới điện

eBook for You

ΔUscmax % = ΔUscNĐ-1 % = 6,59 . 2 = 13,19 %

Lê Văn Lâm

- 25 -

Lớp TC-ĐL