ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn NGÔ HỒNG QUANG

TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên : Chu Quang Cầu.
Lớp
: 03 – 1.
Ngành
: Hệ Thống Điện.
Khoa
: Điện.
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.

Thiết kế hệ thống điện gồm 2 nhà máy điện và một số phụ tải
khu vực.
Các số liệu ban đầu:
NMĐI 2 x 100 MW ; cosφ =0,8
NMĐII 3 x 50 MW ; cosφ =0,8

II. NỘI DUNG THIẾT KẾ:
PHẦN I :
Cân bằng công suất và phân bố công suất giữa 2 nhà máy, bù
sơ bộ.
Vạch các phương án lưới điện hợp lý, so sánh các phương án
đó về mặt kinh tế kỹ thuật và lựa chọn phương án tối ưu.
Lựa chọn các phần tử của lưới điện, sơ đồ lưới điện chính.

Tính tốn bù kinh tế.
Tính chính xác các chế độ vận hành và bù kỹ thuật.
Tính điện áp tại cácđiểm và chọn đầu phân áp.
Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện thiết kế.

PHẦN II :
Thiết kế 1 trạm biến áp phân phối 250 MVA - 22/0,4 kV.

eBook for You

I. ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ:


Mỗi ô 10 km.

SỐ LIỆU PHỤ TẢI:

Phụ
tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Pmax
(MW)
30
20
30
18
35
40
22
25
15
12

Pmin
(%Pmax)
50%
50%
50%
50%
50%
50%
50%
50%
50%
50%

UH
(lv)
10
10

10
10
10
10
10
10
10
10

cosφ
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85

Loại
hộ
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1

Yêu cầu đ/c
điện áp U
KT
KT
KT
KT
KT
KT
KT
KT
KT
KT

Tmax
(h)
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500

eBook for You

MẶT BẰNG PHỤ TẢI:


Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : ……………………………………………
Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ……………………………………………

Ngày……tháng ……năm
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN:
(Ký và ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
(Ký và ghi rõ họ tên)

eBook for You

TS. Ngơ Hồng Quang

HỌC SINH ĐÃ HỒN THÀNH
(Và nộp toàn bộ bản thiết kế cho khoa)

Ngày……tháng ……năm
(Ký và ghi rõ họ tên)


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh

vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao,
chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp
điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và
các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình
sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có
các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên khơng và các đường dây cáp. Mạng
điện được dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ
tiêu thụ.
Cùng với sự phát triển cơng nghiệp hố , hiện đại hố của đất nước . Cơng nghiệp

rộng rãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang
trên đà phát triển mạnh mẽ , đời sống không ngừng nâng cao, các khu đô thị , dân cư
cũng như các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều , do đó nhu cầu về điện năng
tăng trưởng không ngừng.
Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều và khụng ngừng của đất
nước của điện năng thỡ cụng tỏc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện đang là vấn đề
cần quan tõm của ngành điện núi riờng và cả nước núi chung.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện giúp sinh viên áp dụng được những
kiến thức đã học để thực hiện được những cơng việc đó. Tuy là trên lý thuyết nhưng đã
phần nào giúp cho sinh viên hiểu được hơn thực tế đồng thời có những khái niệm cơ
bản trong công việc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện và cũng là bước đầu tiên tập
duợt đêt có những kinh nghiệm cho cơng việc sau này nhằm đápứng đúng đắn về kinh
tế và kỹ thuật trong công việc thiết kế và xây dựng mạng lưới điện sẽ mang lại hiệu quả
cao đối với nền kinh tế đang phát triển ở nước ta nói chung và đối với ngành điện nói
riêng. 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 vô cùng quan trọng đối vơi nền
kinh tế của nước ta hiện nay.
Thực hiện: Chu Quang Cầu

1

eBook for You

điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện
khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, một trạm biến áp trung gian và 10 phụ tải.
Phần thứ hai có nhiệm vụ tính tốn thiết kế cho một trạm biến áp treo có cơng st và
cấp điện áp cho trước.
Q trình thiết kế đồ án tốt nghiệp này em đã sử dụng những tài liệu sau để tham
khảo :
1. Mạng và hệ thống điện của Nguyễn Văn Đạm và Phan Đăng Khải.
2. Thiết kế và Hệ thống của Nguyễn Văn Đạm.
3. Nhà máy điện và trạm biến áp cảu Trịnh Hoàng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào
Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà.
4. Tối ưu hoá chế độ của Hệ thống điện của Trần Bách.
5. Mạng lưới điện của Nguyễn Văn Đạm.

Quang cùng một số tài liệu khác có liên quan.Nhờ sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cơ
giáo và mọi người quan tâm nên em đã hoàn thành đồ án này. Tuy đã nỗ lực rất nhiều
nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi
những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được các ý kiến đánh giá, chỉ bảo của các
thầy cô giáo để em được mở rộng, nâng cao kiến thức.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ
Thống Điện, đặc biệt là thầy giáo TS Ngô Hồng Quang đã tận tình giúp đỡ em trong
thời gian vừa qua. Em rất mong muốn sẽ tiếp tục nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cơ
giáo trong q trình cơng tác sau này.

Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm
Sinh viên thực hiện
Chu Quang Cầu

Thực hiện: Chu Quang Cầu

2

eBook for You

Sổ tay lựu chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 kV đến 500 kV của tiến sĩ Ngô Hồng


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG I: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN.
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

10

Pmax(MW)

30

20

30

18

35

40

22

25

15

12

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

Cosϕ

0,85 0,85

Qmax(MVAr) 18,59 12,39 18,59 11,16 21,69 24,49 13,63 15,49 9,30 7,44
Y/c đ/c U
KT
KT
KT
KT
KT
KT
KT
KT KT KT
Loại PT

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

Udm (kV)

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

Tmax = 4500h
Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.
Hệ số đồng thời k = 1.
Các phụ tải đều là phụ tải loại 1.
1.1.2 Nguồn điện :

Mạng điện được thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 10 phụ tải.
Nà máy nhiệt điện I gồm 2 tổ máy, mỗi tổ máy có cơng suất định mức là 100MW, cơng
suất đặt: PĐNĐ = 2.100 = 200 MW. Hệ số công suất Cosử = 0,8
Thực hiện: Chu Quang Cầu

-3-

eBook for You

1.1.1 Phụ tải:


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

Nhà máy nhiệt điện II gồm 3 tổ máy mỗi tổ máy có cơng suất định mức là
PFđm=50MW, cơng suất đặt là PĐNĐ=3.50 = 150MW. Hệ số công suất Cosử=0,8
Hai nhà máy đặt cách nhau 140 Km theo đường thẳng.
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, công 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 phong nóng.
Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi nó vận
hành với (80 – 85%Pđm). Trong 10 phụ tải của mạng điện đều là hộ loại 1, các hộ nằm
nối dây, kết hợp với việc cung cấp điện cho phụ tải nố 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.

Thực hiện: Chu Quang Cầu

-4-

eBook for You

rải rác xung quanh nhà máy nên nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc vạch các phương án


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

1.2. Cân bằng công suất tác dụng :
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 công suất tác
dụng và công 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.
ΣPF = 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 các nhà máy phát ra ở chế độ đang xét ( Sự cố, cực đại,
cực tiểu )
ΣPF = (2.100) + (3.50) = 350 MW
- ΣPPT : tổng công suất tác dụng của các phụ tải

ΣPPT=ΣPPti=247 MW
- Σ∆PMĐ : tổng tổn thất cơng suất tác dụng trong mạng điện ( Từ 5÷ 8 %ΣPPT). ở
đây ta lấy bằng 8%ΣPPT .
Σ∆PMĐ=8%.247 = 19,76 MW
- ΣPTD: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. ( Đối với nhiệt điện
ta lấy bằng 8 %(m .ΣPPT + Σ∆PMĐ )
ΣPTD=8%.(247 + 19,76) = 21,3408 MW
- ΣPDT : Tổng công suất tác dụng dự trữ
ΣPDt =ΣPF - m .ΣPPT - Σ∆PMĐ - ΣPTD
Thực hiện: Chu Quang Cầu

-5-

eBook for You

Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng công thức sau:


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

= 350 - 247- 19,76 - 21,3408 = 61,8992 MW.
Thấy rằng : ΣPDt = 61,8992 MW = 25,06%.ΣPPT.
Đối với một hệ thống điện lớn ta thường có Pdt% = (10-15)% Ppt. Do đó ta khơng
cần phải đặt thêm một tổ máy để dự phịng theo tính tốn ở trên.
1.2.1. Chế độ phụ tải cực đại :
Hai nhà máy điện đều là nhiệt điện, nhà máy II có cơng suất nhỏ hơn nên bố trí nhà
máy I là nhà máy chủ đạo. Ta có cơng suất u cầu của phụ tải (Pyc) khơng kể công suất
dự trữ (Pdt) là :
ΣPyc = ΣPpt +Σ∆Pmđ +ΣPtd
Thay số vào ta có :

ΣPyc = 247 + 19,76 + 21,3408 = 288,1008
Lượng công suất yêu cầu trong chế độ phụ tải cực đại chiếm 82,31% tổng công suất
eBook for You

đặt của 2 nhà máy.
Giả sử nhà máy 1 phát lên lưới 85% cơng suất, ta có :
PF1=85%× 200 = 170 MW
Lượng tự dùng của nhà máy 1 là :
Ptd1=8%×200 = 16 MW
Nhà máy 2 phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
PF2 = ΣPyc- PF1 = 288,1008- 170 = 118,1008 MW
Lượng công suất yêu cầu phát ra của nhà máy 2 chiếm 118,1008/150 =78,73%
công suất đặt của nhà máy NĐII.
Lượng tự dùng của nhà máy 2 là :
Ptd2=ΣPtd - Ptd1 = 21,3408 - 16 = 5,3408 MW.
1.2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu :
Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thỡ
∑Pmin = 50%.∑Pmax = 0,5.247 = 123,5 MW
Ta có : ΣPyc = 50%×ΣPycMax=50%×288,1008 = 144,0504 MW.

Thực hiện: Chu Quang Cầu

-6-


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

Ở chế độ min cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên cắt bớt một số
tổ máy. Giả sử cắt bớt ở NĐ1 1 tổ máy, tổ máy cịn lại phát với 70% cơng suất định
mức.

Suy ra, cơng suất phát của nhà máy 1 là:
PF1=70%×100 = 70 MW
Lượng tự dùng của NM1 là :
Ptd1=50%× Ptd1max = 8 MW
Nhà máy 2 phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
PF2 = ΣPyc- PF1 = 144,0504 – 70 = 74,0504 MW
Cho nhà máy NĐ2 vận hành 2 tổ máy, như vậy NĐ2 đảm nhận 74,05 % công suất định

1.2.3. Chế độ sự cố:
Giả thiết rằng nhà máy nhiệt điện 1 bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó tổ máy cịn lại
phát với 100% cơng suất định mức. Ở đây ta không xét đến sự cố xếp chồng.
⇒ PF1sc= 100% .100 = 100 MW
Do : ΣPyc = 288,1008 ⇒ nhà máy 2 cần phát :
PF2sc= 288,1008- 100 = 188,1008 MW
Vậy nhà máy 2 vận hành cả 2 tổ máy với 100% công suất định mức của chúng thỡ
cũng khụng đáp ứng được yêu cầu công suất của phụ tải.
Nhà máy NĐII sẽ phát thiếu một lượng là :
Pthiếu = 188,1008-3.50= 38,1008 MW.

Thực hiện: Chu Quang Cầu

-7-

eBook for You

mức của chúng.


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

1.2.4. Tổng kết về phương thức vận hành :
Từ các lập luận cùng với các tính tốn ở trên ta có bảng tổng kết phương thức vận
hành của 2 nhà máy trong các chế độ như sau :
Chế độ vận hành

Nhà máy điện 1

Nhà máy điện 2

- 2 tổ máy
Phụ tải cực đại

- 3 tổ máy

- Phát 170MW

- Phát 118,1008 MW

- Chiếm 85% công suất đặt. - Chiếm 78,73% công suất đặt.
- 1 tổ máy
Phụ tải cực tiểu

- 2 tổ máy

- Phát 70 MW

- Phát 74,0504 MW

- Chiếm 70 % công suất đặt - Chiếm 74,05 % công suất đặt
- 1 tổ máy

Chế độ sự cố

- 3 tổ máy

- Phát 100 MW

- Phát 150 MW

eBook for You

- Chiếm 100%công suất đặt - Chiếm 100 % công suất đặt

Thực hiện: Chu Quang Cầu

-8-


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

1.3. Cân bằng cơng suất phản kháng :
Phương trình cân bằng CSPK được viết như sau:
ΣQF = mΣQPT + Σ∆QL - Σ∆QC + Σ∆QBA + ΣQTD + ΣQDT
Trong đó :
- ΣQF Là tổng CSPK của NMNĐ phát ra
ΣQF = ΣPF . tg ϕF=350×0,75 = 262,5 (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∆QBA: Là tổng tổn thất CSPK trên các MBA.
- ΣQTD : Là tổng CSPK tự dùng của NMĐ.
- ΣQDT: Là tổng CSPK dự trữ cho mạng, có thể lấy bằng công suất phản kháng của
một tổ máy phát lớn nhất.
Ta có: ΣQPT = ΣPPT . tg ϕPT = 247 × 0,62 = 153,0769 (MVAR)
( Với Cos ϕ = 0,85 → tgϕ = 0,62 )
Σ∆QBA = 15%ΣQPT = 0,15 × 153,0769 = 22,9615 (MVAR)
ΣQTD =ΣPTD . tg ϕ.= 22,9615 × 0,62 = 14,2303 (MVAR)
( Với Cos ϕ = 0,85 → tgϕ = 0,62 )
ΣQDT= 0,62 × 21,3408 = 13,2313 (MVAR)
( Với Cos ϕ = 0,85 → tgϕ = 0,62 )
Do đó ta cú tổng cụng suất phản khỏng yờu cầu của mạng điện ở chế độ phụ tải
cực đại :
∑Qyc = 13,2313+14,2303+22,9165+153,0769
= 203,4550 MVAr
Theo đó ta khụng cần bự sơ bộ cụng suất phản khỏng cho mạng điện.

Thực hiện: Chu Quang Cầu

-9-

eBook for You

Σ∆QL - Σ∆QC = 0


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ VỀ KỸ THUẬT
VÀ TÍNH TỐN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN.

2.1.Ngun tắc chung thành lập phương án 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 cơng 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 quá 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 liện tục, mức độ đảm bảo an

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.
- Đảm bảo an tồn 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 10 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.
Để có sự liên kết giữa nhà máy làm việc trong hệ thống điện thì phải có sự liên lạc
giữa nhà máy và hệ thống. Khi phân tích nguồn và phụ tải có phụ tải 5 nằm tương đối
giữa hai nhà máy nhiệt điện I và II nên sử dụng mạch đường dây NĐI-5-NĐII để liên
kết hai nhà máy.
Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 10 -

eBook for You

toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải loại 1 phải đảm bảo


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

2.2.Các phương án lưới điện :

eBook for You

Phương án I

Phương án II

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 11 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

eBook for You

Phương án III

Phương án IV

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 12 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

eBook for You

Phương án V

Phương ánVI.

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 13 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

2.3.Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện :
ViÖc chän cÊp 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 chuyền tải và độ dài tải điện mà ta chọn độ
lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất.
Nên công suất chuyên tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi hơn, vì rằng
giảm được đáng kể lượng công 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

sau :
eBook for You

U = 4,34. L + 16.P
- P là công suất đường dây cần chuyền tải (MW).
- L là khoảng cách cần chuyền tải công suất.
- U là điện áp định møc vËn hµnh (KV) .
Trường hợp cơng suất lớn và khoảng cách truyền tải đến 1000 km thì ta cần phải sử
dụng công 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 n 150 kV:
U dmi =

1000
500 2500
+
Li
Pi

Ta tính toán 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 in ỏp định mức của mạng điện phụ thuộc vào P va 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
để xác định khoảng cách , điện áp vận hành các lộ.

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 14 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

Quá trình tính tốn được tiến hành như sau:

∗ Đoạn NĐ1 :
P 1 = 30

eBook for You

L1 = 41,2311 km
MW

Udm1 = 4,34 41,2311 + 16.30 = 99,0843 . kV

∗ Đoạn NĐ i: Tính tốn hồn tồn tương tự ,ta có bảng sau:
Tun đường dây

Chiều dài, L Công suất, P Điện áp tính to¸n, U
(Km)

(MW)

(Kv)

Ι-1

41,2311

30

99,0843

Ι-2

72,111

20

85,9398

Ι-3

44,7214

30

99,4155

Ι-4

72,8011

18

82,4373

Ι-6

85,44

40

116,8935

ΙI-7

41,2311

22

86,0624

II-8

53,8516

25

92,4585

II-9

63,2456

15

75,5765

II-10

89,4427

12

72,8089

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 15 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

∗ Đoạn NĐ1-5-NĐII :
Ta tính dịng cơng suất ở chế độ bình thường :
PI-5 = Pvh1 -∑PPT1 -∑ΔPmđ
=Pvh1 -∑PPT1 -0,08.∑PPT1
=Pvh1 -1,08. ∑PPT1
Trong đó:
PPT1 = Tổng cơng suất phụ tải ở phía NĐ1
=30+20+30+18 +40
=138 (MW)
Pvh1 = Công suất vận hành của NĐ1 ở chế độ cực đại
=PF - Ptd = 85%.PFđm - Ptd1
=0,85.200 – 0,08.0,85.200
eBook for You

=156,40 MW.
Do đó : PI-5 = 156,4-138.1,08 =7,36 MW
PII-5 = P5 + ΔPI-5 – PI-5
=P5 – 0,92.PI-5 = 35- 0,92.7,36
=28,2288 MW
Khi sự cố một MBA 100MW.
Lúc này công suất phát là 100% của tổ máy.
PF1sc = PF1 - Ptd = 100-8 = 92 MW.
Nhiệt điên II phải sang :
Ptải II = PPT1 – PF1sc = 138 -92 = 46 MW.
Và khi sự cố :
Công suất truyền tải trên đường dây của đoạn I-5 là:
PI-5 = PI-5 +PtảiII = 7,36 +46 =53,36 MW.
Công suất truyền tải trên đoạn II-5 là :
PII-5 = PII-5 + PtảiII = 28,2288 +46 = 74,2288 MW.
Tương tự như vậy ta tính dòng công suất phản kháng chạy trong lộ dây liên lạc giữa
hai nhà máy như sau:
Công suất phản kháng phát ra bởi nhà máy I là:
Thc hin: Chu Quang Cu

- 16 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

QfI = 0,85.200.tg(arccos(0,8))
= 127,5 MVAr.
Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy I là :
Q td 1 = PtdI .tg tdI = 16.0,6197 = 9,9159MVAr

Tổng công suất phản kháng cấp cho các phụ tải 1,2,3,4,và 6 là :
Qft =138. tg(arccos(0,85))
= 85,5247 MVAr
Vậy công suất truyền tải trên đoạn dây I-5 là :
QI-5 = QfI - QtdI – Qpt = 127,5 -85,5247-9,9159 = 54,5594 MVAr
Công suất truyền tải trên đường dây NĐII-5là :
QII-5= 54,5594- 35.tg(arccos(0,85))
= 33,8683 MVAr.

Tuyến
đường

Chiều dài, L Công suất, P

Điện ¸p tÝnh

§iƯn ¸p

to¸n, U

chän, U

(Kv)

eBook for You

Vậy ta có bảng tổng kết về kết quả chọn điện áp:

(Kv)

(Km)

(MW)

Ι-1

41,2311

30

99,0843

Ι-2

72,111

20

85,9398

Ι-3

44,7214

30

99,4155

Ι-4

72,8011

18

82,4373

Ι-6

85,44

40

116,8935

ΙI-7

41,2311

22

86,0624

II-8

53,8516

25

92,4585

II-9

63,2456

15

75,5765

II-10

89,4427

12

72,8089

Ι-5

63,246

53,36

131,4243

ΙI-5

82,462

74,2288

154,67

d©y

Thực hiện: Chu Quang Cầu

110

- 17 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

2.4.Tính tốn cho từng phương án :

a.Lựa chọn tiết diện dây dẫn :
Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trên không với khoảng
cách trung bình hình häc Dtb=5 m. Thêi gian sư dơng c«ng st lín (Tmax=4500h), điện
áp cao và công suất truyền tải lớn, nên tiết diện dây được chọn theo điều kiện mật độ
dòng ®iƯn kinh tÕ(Jkt) sau ®ã kiĨm tra l¹i ®iỊu kiƯn 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 =

Trong đó:

I max
.
J kt

Ftt- tiết diện tính toán của dây dẫn (mm2).
Imax- dòng điện chạy qua dây dẫn trong chế độ phụ tải max (A).
Jkt- mật độ dòng ®iƯn kinh tÕ (A/mm2)(tra b¶ng).

Theo phơ lơc 3,1 trang 72 - Sách mạng và hệ thống điện (TG: Nguyễn văn Đạm,
Phan đăng Khải ) ta chọn được Jkt=1,1 (A/mm2).
Dòng điện làm việc lớn nhất được tính theo biểu thức:
I lv max =

Trong ®ã :

S max
n. 3.U

=

2
Pmax + Q 2
max

n. 3.U

.10 3.

Smax- công suất chạy trên đường dây ở chế độ phơ t¶i max(MVA).

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 18 -

eBook for You

2.4.1 Phương án I :


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

n- sè mạch trên một đường dây.
Uđm-điện áp định mức của mạng(110KV).
i với đoạn đường dây NĐI ta có:
II-1max =

30 2 + 18,59 2
2. 3.110

Do đó: Fktế =

.10 3 = 92,62(A)

92,62
= 84,2(mm 2 )
1,1

Ta chọn dây AC có tiết diện chuẩn là AC-95 với Ftc = 95 mm2
Đối với các đoạn khác ta tính tốn hồn tồn tương tự ,cho kết quả ở trong bảng sau:
Q(MVAr)

S(MVA)

I(kA)

Ftt(mm2)

Ftc(mm)2

n

I÷1

30

18,5923

35,2941

0,0926

84,2028

95

2

I÷2

20

12,3949

23,5294

0,0617

56,1352

70

2

I÷3

30

18,5923

35,2941

0,0926

84,2028

95

2

I÷4

18

11,1554

21,1765

0,0556

50,5217

70

2

I÷6

40

24,7898

47,0588

0,1235

112,2703

120

2

II ÷ 7

22

13,6344

25,8824

0,0679

61,7487

70

2

II ÷ 8

25

15,4936

29,4118

0,0772

70,169

2

II ÷ 9

15

9,2962

17,6471

0,0463

42,1014

95
70

II ÷ 10

12

7,4369

14,1176

0,0371

33,6811

70

2

I÷5

7,36

54,5594

55,0536

0,1436

130,5

150

2

II ÷ 5

28,2288

33,8683

44,0900

0,1209

109,9

120

2

eBook for You

P(MW)

Lé d©y

2

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 phát nóng được thoả mãn nếu tiết diện dây dẫn thoã mãn
F ≥ 70 mm-2 . Trong quá trình chọn thì điều kiện này đã thoả mãn.
Kiển tra điều kiện phát nóng :
Isc ≤ Icp với Isc = 2.Imax
Trong đó:
Isc :Dịng điện sự cố
Imax: Dịng ở chế độ phụ tải cực đại
Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 19 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

Icp: Dòng điện cho phép lớn nhất.
Do đó ta có bảng tổng hợp các đoạn đường dây như sau:
Lé d©y Ftc(mm)2

I(kA)

Isc (kA) Icp (kA)

Kết luận

I÷1

95

0,0926

0,185

0,33

Thoả mãn

I÷2

70

0,0617

0,122

0,265

“

I÷3

95

0,0926

0,185

0,33

“

I÷4

70

0,0556

0,111

0,265

“

I÷6

120

0,1235

0,247

0,380

“

II ÷ 7

70

0,0679

0,135

0,265

“

II ÷ 8

0,0772

0,154

0,0463

0,092

0,33
0,265

“

II ÷ 9

95
70

II ÷ 10

70

0,0371

0,074

0,265

“

I÷5

150

0,1436

0,287

0,445

“

II ÷ 5

120

0,1209

0,242

0,380

“

eBook for You

“

b.Tính tổn thất điện áp :
Trong chương này do tính sơ bộ nên ta bỏ qua tổn thất ∆P , ∆Q
Do dó tổn thất điện áp được tính theo cơng thức :
∆U% =

Trong đó :

ΣPi .R i + Qi .X i
.100%
U2

Pi : Công 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)% ; 20%
+ Trong chế độ sự cố

: ∆U% sc ≤ (15-20)% ; 25%

Các thông số của đường dây được tra như sau:

Thực hiện: Chu Quang Cầu

- 20 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện

Với đường 1 lộ:
r0 .L
2
x 0 .L
X=
2
B = 2.b 0 .L
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)
eBook for You

Với dây AC-120, Dtb = 5m , ta có :
r0 = 0,27 (Ω/km)
x0 = 0,423 (Ω/km)
b0 = 2,69.10-6 (S/km)
Với dây AC-150, Dtb = 5m , ta có :
r0 = 0,21 (Ω/km)
x0 = 0,416 (Ω/km)
b0 = 2,74.10-6 (S/km)
Ta có bảng thơng số của các đoạn ng dõy nh sau:
Lộ dây Ftc(mm)2

L(km)

r0(/km) x0(/km) b0.10-6(S/km)

R()

X()

B.10-6(S)

8,8441

218,5248

Iữ1

AC-95

41,2311

0,33

0,429

2,65

6,8031

Iữ2

AC-70

72,111

0,46

0,44

2,58

16,5855 15,8644 372,0928

Iữ3

AC-95

44,7214

0,33

0,429

2,65

7,3790

Iữ4

AC-70

72,8011

0,46

0,44

2,58

16,7443 16,0162 375,6537

I÷6

AC-120

85,44

0,27

0,423

2,69

11,5344 18,0706 459,6672

II ÷ 7

AC-70

41,2311

0,46

0,44

2,58

9,4832

Thực hiện: Chu Quang Cầu

9,5927

9,0708

237,0218

212,7525

- 21 -


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng lưới điện
II ÷ 8

53,8516

0,33

0,429

2,65

8,8855

II ÷ 9

AC-95
AC-70

11,5512 285,4135

63,2456

0,46

0,44

2,58

14,5465 13,9140 326,3473

II ÷ 10

AC-70

89,4427

0,46

0,44

2,58

20,5718 19,6774 461,5243

I÷5

AC-150

63,246

0,21

0,416

2,74

6,6408

II ÷ 5

AC-120

82,462

0,27

0,423

2,69

11,1324 17,4407 443,6456

13,1552 346,5881

Ta tính tổn thất điện năng cho đoạn NĐI,
ΔUI-1% =

30.6,8031 + 18,59.8,8441
= 3,05%

1102

Còn các đoạn còn lại thì tính hồn tồn tương tự theo cơng thức trên , ta có bảng tổng
kết sau:
Ftc(mm)2

ΔUbt(%)

I÷1

AC-95

3,0457

I÷2

AC-70

4,3665

I÷3

AC-95

3,3035

I÷4

AC-70

3,9675

I÷6

AC-120

7,5152

II ÷ 7

AC-70

2,7463

II ÷ 8

AC-95

3,3149

II ữ 9

AC-70

2,8723

II ữ 10

AC-70

3,2496

Iữ5

AC-150

6,1562

II ữ 5

AC-120

7,7559

eBook for You

Lộ dây

Trong các đoạn trên thì tổn thất trên đoạn NĐII-5 là lớn nhất . Vậy tổn thất điện
áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:
ΔU%maxbt = 7,7559 %
Hồn tồn tương tự ta tính ra được tổn thất khi có sự cố trên các đoạn đường dây
là:

ΔUsc % = 2.ΔU%maxbt
Ta có bng kt qu tớnh toỏn sau:
Lộ dây

Usc %

Iữ1

Thc hin: Chu Quang Cầu

Ftc(mm)2
AC-95

6,0913

- 22 -