Đồ án môn học lưới điện chuẩn - EPU _ GVHD: Phạm Văn Hòa Đại Học điện Lực

Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Đồ án môn học lưới điện
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
1
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
MỤC LỤC
Lời nói đầu ……………………………………………………………………. 1
Chương I - TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT , XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN
2
1.1. Phân tích nguồn và phụ tải ……………………………………………………….
2
1.2.Tính toán cân bằng công suất …………………………………………………….
4
1.3.Xây dựng các phương án nối dây …………………………………………………
5
Chương II – TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
( TIẾN HÀNH CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN)
2.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ,chọn cấp điện áp ……………………………. 9
2.2 Chọn tiết diện dây dẫn ( theo từng lộ ) …………………………………………
9
2.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu ……………………………
11
TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN
A-Phương án 1 ………………………………………………………………………
13
B-Phương án 2 ………………………………………………………………………
22
Chương III – CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
3.1. Sơ đồ nối điện chính ……………………………………………………………
27
3.2. Chọn máy biến áp ……………………………………………………………….

27
1. Nguyên tắc chung …………………………………………………………………
28
2. Chọn máy biến áp tại các trạm giảm áp …………………………………………
3. Sơ đồ trạm hạ áp ……………………………………………………………
29
30
Chương IV – TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LƯỚI ĐIỆN
4.1 Tính toán chế độ bình thường và sự cố khi phụ tải max …………………………
33
Chương V – TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP
5.1 Tính bổ sung chế độ phụ tải min …………………………………………………
49
5.2 Chọn đầu phân áp …………………………………………………………………
50
Chương VI – TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT
6.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật …………………………………………
52
Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………………
55
Bản vẽ : Khổ A3
Lời nói đầu
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
2
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá- hiện đại hoá đưa đất nước ta đến năm 2020 trở
thành một nước cơ bản là nước công nghiệp. Ngành công nghiệp nói chung và công
nghiệp sản xuất điện năng nói riêng đóng vai trò quan trọng. Điện năng là nhu cầu thiết
yếu của các ngành công nghiệp cũng như đời sống sinh hoạt hằng ngày của nhân dân. Để
có nền kinh tế phát triển, đời sống càng ngày được cải thiện thì điện năng là một mặt hàng

không thể thiếu được vì vậy việc phát triển nguồn điện là hết sức cần thiết. Trong một số
năm vừa qua cũng như những năm tiếp theo, Nhà nước cùng với ngành điện đã và đang
mở rộng, lắp đặt nhiều dây chuyền sản xuất điện năng đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho
công cuộc công nghiệp hoá, hiện đai hoá đất nược và đời sống sinh hoạt của nhân dân.
Trong vài thập kỷ qua, do các ngành khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, nhất là
khoa học công nghệ thông tin. Máy tính và kỹ thuật vi xử lý đã được ứng dụng rộng rãi
vào tất cả các ngành công nghiệp, kinh tế, đời sống xã hội. Ngành điện cũng không nằm
ngoài xu thế tất yếu đó.
Ngày nay trên thế giới,hệ thống điện đã phát triển theo con đường tập trung hóa sản
xuất điện năng trên cơ sở những nhà máy lớn hợp nhất các hệ thống năng lượng vì vậy
mỗi chúng ta phải học hỏi,trau dồi kiến thức khoa học kỹ thuật góp phần đưa nghành hệ
thống điện ta có thể theo kịp tốc độ phát triển trên toàn thế giới.
Trong hệ thống điện của nước ta hiện nay,quá trình phát triển phụ tạo,gia tăng rất
nhanh.Do vậy việc qui hoạch thiết kế mới và phát triển mạng điện đây là vấn đề cần được
quan tâm của nghành điện nói riêng và của cả nước nói chung.
Đồ án môn học “Lưới điện”là một sự tập dượt lớn cho các sinh viên nghành hệ thống
điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện.Công việc làm đồ án giúp cho sinh viên vận
dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về lĩnh
vực sản xuất,truyền tải và phân phối điện năng.
Sau hơn 2 năm học tập tại trường đại học điện lực được các thầy cô giáo tạo điều kiện
thuận lợi cho em làm đồ án môn học.Đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy chủ nhiệm
PGS-TS Phạm Văn Hòa, đến nay bản đồ án môn học của em đã hoàn thành.Vì đây là lần
đầu tiên em làm quen với đồ án ,kinh nghiệm năng lực còn hạn chế nên bản đồ án không
tránh khỏi những thiếu sót .Em kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong
khoa ,nhà trường để bản đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên : Hoàng Văn Ninh
Phần I –Thiết kế lưới điện khu vực
Chương 1 : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT , XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN:
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện

3
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
1.1.Phân tích nguồn và phụ tải:
1.1.1. Các số liệu nguồn cung cấp và phụ tải:
a. Những số liệu về nguồn cung cấp:
Nguồn A là thanh cái cao áp trạm tăng áp của nhà máy điện.Điện áp duy trì trên
thanh cái cao áp:Khi phụ tải cực tiểu U
A
=1,05U
đm
,khi phụ tải cực đại U
A
=1,1U
đm
,khi sự
cố nặng nề U
A
=1,1U
đm
Nguồn A luôn đáp ứng công suất vô cùng lớn
(1)
(2)
(5)
(6)
(4)
A
(3)
( 1ô = 10 x 10 km ).
Hình 1.1 –. Sơ đồ mặt bằng vị trí nguồn điện và các phụ tải :
b. Bảng số liệu phụ tải

TT
Max Min Loại hộ
P (MW) Q (MWAr) P(MW) Q(MVAr)
1
45 27,9 31,5 19,53 1
2
40 24,8 28 17,36 2
3
35 21,7 24,5 15,19 1
4
30 18,6 21 13,02 2
5
30 18,6 21 13,02 1
6
25 15,5 17,5 10,85 2
6
1i=
∑
205 127,1 143,5 88,97
Bảng 1.1-Số liệu các phụ tải của lưới điện thiết kế
1.1.2.Phân tích nguồn và phụ tải
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
4
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Nhiệm vụ của thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân
tích các giải pháp ,phương án để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải với chi phí
nhỏ nhất nhưng không hạn chế độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng.
Để chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của các
nguồn cung cấp điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao – Kỹ
thuật cao nhất.

a. Nguồn điện
Trong phạm vi đề tài này nguồn điện A được lấy từ thanh cái cao áp của nhà
máy.Nó luôn đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải.
Điện áp được lấy từ thanh cái cao áp của trạm tăng áp của nhà máy điện.Và điện
được chuyển tải bằng các mạng điện trên không tới các hộ tiêu thụ và luôn được cung
cấp đầy đủ với mọi cấp điện áp.
b. Phụ tải
Các phụ tải có thể được phân thành 3 loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện
năng liên tục.
Hộ loại I:Bao gồm các phụ tải quan trọng nhất ,khi có sự cố ngừng cung cấp điện
sẽ làm hỏng các thiết bị đắt tiền phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất ,gây thiệt hại lớn
cho nền kinh tế quốc dân gây ảnh hưởng không tốt về chính trị ngoại giao.Theo yêu
cầu và độ tin cậy cung cấp điện nên các phụ tải loại I phải được cung cấp điện từ 2
nguồn độc lập ,thời gian ngừng cung cấp điện cho các phụ tải loại I chỉ được phép
trong khoảng thời gian đóng tự động nguồn dự trữ.Đường dây cung cấp điện cho phụ
tải loại I phải là dây kép hoặc mạch vòng.
Hộ loại II: Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng đối với các phụ tải này việc
mất điện chỉ gây thiêt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất giảm sút về số lượng sản
phẩm máy móc và công nhân phải ngừng làm việc,phá vỡ các hoạt động bình thường
của đại đa số người dân.Do vậy mức đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho
các phụ tải này phải dựa trên yêu cầu củ kinh tế song đa số các trường hợp người ta
thường cung cấp bằng đường dây đơn.
Hộ loại III:Bao gồm các phụ tải không mấy quan trọng nghĩa là các phụ tải mà
việc mất điện không gây ra những hậu quả quá nghiêm trọng.Do vậy hộ phụ tải loại
này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho phép ngừng cung cấp điện trong thời
gian cần thiết để sữa chữa sự cố hay thay thế phần hư hỏng của mạng điện nhưng
không quá 1 ngày.
1.2 Tính toán cân bằng công suất
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
5

Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng:
Phương trình cân bằng:
P
trạm
= m∑P
ptj
+∑∆P
mạng
(1)
Trong đó:
+ P
trạm
: công suất tác dụng của trạm
+ m∑P
ptj
: tổng công suất tác dụng của các phụ tải .
+ ∑∆P
mạng
: tổn hao trên đường dây và máy biến áp bằng khoảng 5%m∑ P
ptj
+ m=1:là hệ số đồng thời.
Thay số liệu từ bảng (1.1) vào biểu thức (1) ta được:
Khi phụ tải max:
P
trạm
=(1+0,05)* m∑P
ptj
=1,05* m∑P
ptj

=1,05*205=215,25(MW) (*)
1.2.2.Cân bằng công suất phản kháng và bù công suất cưỡng bức:
Như ta đã biết, chế độ vận hành ổn định chỉ có thể tồn tại khi có sự cân bằng công
suất tác dụng và công suất phản kháng.
Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số bình thường trong hệ thống điện,
nhưng muốn giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng.
Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong
mạng sẽ tăng, và ngược lại nếu thiếu cống suất phản kháng, điện áp trong mạng sẽ giảm.
Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp phải tiến hành cân bằng công suất
phản kháng.
Phương trình cân bằng : Q
Trạm
+ Q
∑
bù
=m∑Q
Pt
+ ∑Q
MBA

 P
trạm
tgφ
ht
+Q
∑
bù
=m ∑P
ptj
*tgφ

j
+ ∑Q
MBA
(2)
Trong đó:
+ Q
Trạm
: là công suất phản kháng do hệ thống cung cấp:
Từ : cos φ
Ht
= 0,85 => tg φ
Ht
= 0,62
+ m∑Q
Pt
: là tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ có tính đến hệ số đồng thời
m = 1.
+ ∑Q
MBA
:tổng tổn thất công suất trong máy biến áp và bằng khoảng 15% m
∑P
ptj
*tgφ
j
Từ : cosφ
j
=0,85 => tgφ
j
=0,62
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện

6
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
+ Q
∑
bù
là tổng công suất phản kháng, cần đặt bù vào lưới để đảm bảo cân bằng
công suất chung. Nếu Q
∑
bù
có giá trị âm thì không phải bù sơ bộ, ngược lại, nếu có giá trị
dương thì cần đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ.
Từ biểu thức (2) ta được :
Khi phụ tải max: P
trạm
tgφ
ht
+Q
∑
bù
=(1+0,15)* m ∑P
ptj
*tgφ =1,15*1* ∑Q
ptj
=> Q
∑
bù
=1,15* ∑Q
ptj
- P
trạm

tgφ
h
=1,15*127,1 – 215,25*0,62
=12,71 (MVAr)
Bảng bù công suất cưỡng bức:
Bảng công suất các phụ tải sau khi bù cưỡng bức là:
Phụ tải 1 2 3 4 5 6
P
i
45 40 35 30 30 25
Q
i
21,19 18,8 21,7 18,6 18,6 15,5
1.3 Xây dựng các phương án nối dây
1.3.1Xây dựng các phương án nối dây
a. Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện
Các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối điện
vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầucủa các hộ tiêu thụ,thuận tiện và an toàn trong
vận hành,khả năng phát triển trong tương laivà tiếp nhận các phụ tải mới.Các hộ phụ tải
loại (I) được cấp điện bằng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng,các hộ phụ tải loại (II)
được cấp điện bằng đường dây một mạch.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
- Cung cấp điện liên tục
- Đảm bảo chất lượng điện năng
- Đảm bảo thuận lợi cho thi công ,vận hành và tính linh hoạt cao
-Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
-Đảm bảo kinh tế
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn điện A và các hộ phụ tải cũng như
vị trí địa lý của chúng ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau:

SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
Phụ tải Q
bù
P Q
mới
cosφ
mới
1 6,71 45 21,19 0,905
2 6 40 18,8 0,905
7
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
(2)
(1)
(3)
(4)
(6)
(5)
A
40 Km
45 Km
40 Km
42,5 Km
31,5 Km
42,5 Km
40 Km
(2)
(1)
(3)
(4)
(6)

(5)
A
45 Km
40 Km
31,5 Km
40 Km
45 Km
45 Km
Phương án 1 Phương án 2
A
4
0

K
m
4
0

K
m
4
0

K
m
4
5

K
m

( 1 )
( 2 )
( 5 )
( 6 )
( 3 )
( 4 )
31,5 Km
4
0

K
m
A
4
0

K
m
4
0

K
m
4
0

K
m
4
5

K
m
( 1 )
( 2 )
( 5 )
( 6 )
( 3 )
( 4 )
31,5 Km
4
0

K
m
4
2
,
5

K
m
Phương án 3 Phương án 4
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
8
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
(2)
(1)
(3)
(4)

(6)
(5)
A
45 Km
40 Km
31,5 Km
42,5 Km
40 Km
45 Km
Phương án 5
1.3.2 Phân tích giữ lại 2 phương án để tính toán tiếp
Phương án 1:
Ưu điểm:
- Vốn đầu tư ít ,đảm bảo mức độ an toàn ,liên tục cung cấp điện
-Ít khả năng phải tăng tiết diện để chống tổn thất vầng quang ,đảm bảo sức bền cơ giới.
Nhược điểm :
- Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ rơle phức tạp hơn
-Tổn thất điện áp lúc sự cố tương đối cao
Phương án 2 :
Ưu điểm:
- Mức độ lơi dụng kim loại màu cao hơn so với hình tia vì ở đây tận dụng được khả
năng tải điện của đường dây dẫn.
- Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.

Nhược điểm:
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
9
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
- Vì khoảng cách dẫn điện từ nguồn tới phụ tải thứ 2 tương đối xa nên tổn thất điện
năng cũng như tổn thất điện áp lớn.

-Khả năng phát sinh sự cố mất điện là tương đối lớn vì sự cố ở đoạn đường này
có thể ảnh hưởng trực tiếp đến đoạn đường kia.
Phương án 4 :
Ưu điểm:
- Tổng chiều dài đường dây nhỏ nên nên vốn đầu tư xây dựng mạng điện có thể ít
hơn hình tia
- Việc tổ chức thi công thuận lợi khối lượng kim loại màu ít hơn mạng điện hình tia.
Nhược điểm :
- Vì khoảng cách dẫn điện từ nguồn tới phụ tải thứ 2 tương đối xa nên tổn thất
điện năng cũng như tổn thất điện áp lớn.
-Mô hình xây dựng trạm phức tạp tốn nhiều thiết bị
- Khả năng phát sinih sự cố mất điện tương đối lớn
Phương án 5:
Ưu điểm:
- Khả năng xảy ra sự cố mất điện là tương đối ít
-Có khả năng sử dụng thiết bị đơn giản rẻ tiền,thiết bị bảo vệ rơle đơn giản
Nhược điểm:
-Công tác thăm dò khảo sát phức tạp hơn vì diện tích trải rộng
-Để đảm bảo điều kiện vầng quang nhiều truờng hợp phải tăng tiết
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
10
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Chương 2:TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT ,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
2.1. Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp
2.1.1. Tính toán phân bố công suất sơ bộ
Phân bố lại công suất cho từng đoạn đường dây không xét đến tổn thất
2.1.2 . Chọn cấp điện áp
a.Nguyên tắc chọn
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hướng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế -kỹ
thuật,cũng như các dặc trưng kỹ thuật của mạng điện.

Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố:công suất của phụ
tải,khoảng cách giữa các phụ tải,các nguồn cung cấp điện và sơ đồ mạng điên.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp
điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất
trên mỗi đường dây trong mạng điện.
b.Chọn điện áp vận hành
Áp dụng công thức Still :

n
P
LU
nhi
inhi
*16
34,4
+=
Trong đó:
L
i
: khoảng cách truyền tải của đoạn đường dây thứ i ;(Km)
P
i
:Công suất truyền tải đoạn đường dây thứ i ;(MW)
U
i
:Điện áp vận hành trên đoạn đường dây thứ i ; (kV)
Nếu lộ đơn : n=1 ; lộ kép: n=2 ;
2.2 Chọn tiết diện dây dẫn
2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế
Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép(AC) ,loại dây này dẫn điện tốt lại đảm bảo

được độ bền cơ ,do đó được sử dụng rộng rải trong thực tế.Vì mạng điện thiết kế là mạng
110 (KV) có chiều dài lớn nên tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh tế
Tiết diện kinh tế được tính theo công thức :

kt
ilvA
iA
J
I
F
max
−
−
≥
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
11
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Trong đó :
+ F
i
: Là tiết diện dây dẫn của đoạn đường dây thứ i ; (mm
2
)
+
max
lv
I
:Là dòng điện chạy trên đoạn đường dây thứ i khi phụ tải cực đại (A)
J
kt

:Là mật độ dòng điện kinh tế ,nó phụ thuộc vào thời gian công suất lớn
nhất (T
max
) và loại dây dẫn (A/mm
2
).Theo đầu bài cho: J
kt
=1,1(

A/mm
2
)
Dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công thức:
2 2
max max
max 3
lv
dm
P Q
I .10 , A
n 3U
+
=
Trong đó:
Nếu lộ đơn : n=1 ; lộ kép : n=2 ;
U
đm
:điện áp định mức của mạng điện ; kV ;
2.2.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang và phát nóng
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết diên tiêu

chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ bền cơ của đường
dây và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước ,sau sự cố.
-Đối với đường dây 110 kV để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần
phải có tiết diện F≥ 70 mm
2
.
-Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về vầng
quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra điều kiện này.
-Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố cần
phải có điều kiện sau:
I
cb
≤ k
1*
k
2*
I
cp
Trong đó: I
cb
: dòng điện chạy trên đường dây :
Ở chế độ làm việc bình thường: I
cb
=
max
ilvA
I
−
, chế độ sự cố :I
cb

= 2
max
ilvA
I
−
(lộ kép),
I
cp
:dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
k
1
: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k
1
=
70
70
xq
ch
− θ
− θ
=
70 35
70 25
−
−
=0,88
k
2
:hiệu chỉnh theo hiệh ứng gần; cho bằng k
2

=1
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
12
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
2.2.3 Tính toán tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng
 Tổn thất điện áp:
2
. .
%
dm
P R Q X
U
U
+
∆ =
100
Trong đó: R= (r
0i
*l
i
)/n ; X= (x
0i
*l
i
)/n
n = 1: nếu lộ đơn ; n = 2 :nếu lộ kép
 Tổn thất công suất:
2 2
2
( )

dm
P Q
S R jX
U
+
∆ = × +
(MVA)
 Tổn thất công suất tác dụng:
2 2
2
dm
P Q
P R
U
+
∆ = ×
(MW)
2.3 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu
Trên thực tế việc quyết định chọn bất kỳ một phương án thiết kế nào của hệ thống
điện đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế -kỹ thuật.Tiêu chuẩn để so sánh các
phương án về mặt kinh tế là chi phí tính toán hàng năm phải bé nhất.
Trong 2 phương án đã chọn đều thõa mãn các chỉ tiêu về kỹ thuật nên ta phải so
sánh 2 phương án về mặt kinh tế để chọn một phương án tối ưu.Vì 2 phương án so sánh
của mạng điện có cùng điện áp định mức,do đó để đơn giản không cần tính vốn đầu tư
vào các trạm biến áp.Và coi 2 phương án đều có số lượng các máy biến áp,máy cắt,dao
cách ly và các thiết bị khác trong trạm là như nhau.

Hàm chi phí tính toán: Z = a
tc
* V

d
+ ΔA * c
Trong đó: + a
tc
là hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn, lấy a
tc
= 0,125.
+ V
d
vốn đầu tư xây dựng trạm điện, chỉ tính đến vốn xây dựng đường
dây: V
d
= ∑V
i
= C
i
* l
i
.
C
i
vốn đầu tư xây dựng 1Km dây đơn thứ i (đ/Km). Nếu là dây kép thì chi phí xây dựng
1km đường dây bằng 1,6 lần chi phí xây dựng 1 Km đường dây đơn cùng loại ( đ/Km).
+ l
i
chiều dài đoạn đường dây thứ i (Km).
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
13
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
+ ΔA tổn thất điện năng hàng năm của mạng điện (KWh).

A P
τ
Σ Σ
∆ = ∆ ×
Với
τ
= (0,124 + 10
-4
* T
max
)
2
* 8760 _được gọi là thời gian tổn thất
công suất lớn nhất. Thay T
max
= 5000h, ta tính được
τ
có giá trị như sau:
τ
= ( 0,124 + 10
-4
* 5000)
2
* 8760 = 3410,934 (h)
+ c: giá thành 1 kw điện năng bị tổn thất, c = 700 đ/KWh

SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
14
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa

TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN
A – PHƯƠNG ÁN 1
I-A:Phân bố công suất sơ bộ :
s
3 =35+ j 21,7
s
4 =30+ j 18,6
s
6 =25+ j 15,5
s
5 =30+ j 18,6
s
2 = 40+ j 18,6
s
1 =45+ j 21,19
S
A
3
=
4
1
,
1
2
+
j
2
3
,
1

4
s
1
3
=
6
,
1
2
+
j
1
,
4
4
s
A
1
=
3
8
,
8
8
+
j
1
1
9
,

7
5
s
A
5

=
7
0
+

j

3
7
,
4
A
4
0

K
m
4
0

K
m
4
0

K
m
4
5

K
m
(1)
(2)
(5)
(6)
(3)
(4)
3
1
,
5

K
m
4
2
,
5

K
m
4
2

,
5

K
m
S
A1
=
(45 j21,19)(42,5 31,5) (35 j21,7)31,5
40 42,5 31,5
+ + + +
+ +
= 38,88+j19,75 (MVA)
S
13
= S
1
- S
A1
= (45 -38,88) + j(21,19 – 19,75) =6,12 + j1,44 (MVA)
S
A3
= S
3
+ S
13
=(35 + 6,12) + j(21,7+1,44) =41,12 + j23,14 (MVA)
S
A5
= S

2
+S
5
=(40 +30) + j(18,8 + 18,6) =70 + j 37,4 (MVA)
S
2
=40 + j18,8 (MVA) ; S
4
= 30 + j18,6 (MVA) ; S
6
= 25 + j15,5 (MVA)
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
15
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
II-A :Chọn cấp điện áp
Điện áp trên đoạn đường dây A-5 là:

2
70*16
4534,4
+=
nhj
U
=106,75 (kV)
Điện áp trên đoạn đường dây A-4 là :

1
30*16
5,4234,4
+=

nhj
U
= 99,205 (kV)
Tính toán tương tự với các đoạn dây còn lại ta có kết quả trong bảng sau:
Nhánh A-1 1-3 A-3 A-4 A-6 A-5 5-2
Chiều dài ( Km ) 40 42,5 31,5 42,5 40 45 40
Công suất ( MW ) 38,88 6,12 41,12 30 25 70 40
n 1 1 1 1 1 2 1
U
nh
( KV ) 111,67 51,43 113,95 99,205 91,04 106,75 113,17
Dựa vào kết quả tính toán của bảng trên có thể rút ra kết luận :Chọn cấp điện
áp định mức cho mạng điện là: U
đm
= 110 (kV)
III-A.Chọn tiết diện dây dẫn cho từng đoạn dây kiểm tra điều kiện
vầng quang ,phát nóng ,tổn thất điện áp và tốn thất công suất
Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn đường dây A-1
Dòng công suất cực đại chạy đoạn đường dây là:
S
max
=S
A-1
=(38,88 + j19,75) (MVA)
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
Tiết diện dây dẫn:


Tra bảng chọn tiết diện gần nhất :AC -240 (TK2) =>Thỏa mãn điều kiện vầng quang
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện

16
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Kiểm tra điều kiện phát nóng
Lúc bình thường với phụ tải max
Khi đó =

247,65 (A).Dây AC-240 đặt ngoài trời có I
cp
= 605 (A)
Ta thấy = 247,65(A) k
1
*k
2
*I
cp
=1*0,88*605=532,4(A) =>Đạt yêu cầu
Lúc sự cố:sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 đường dây
Khi đó
)(43,47610
110*3
)7,2119,21()3545(
10
*3
)()(
3
22
3
2
31
2

31
max
A
U
QQPP
I
đm
SC
=
+++
=
+++
=
Ta thấy : = 476,43 k
1
*k
2
*I
cp
= 532,4 A => đạt yêu cầu .
Vậy ta chọn dây AC- 240
Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn đường dây A-3
Dòng công suất cực đại chạy đoạn đường dây là:
S
max
=S
A-3
=(41,12 + j23,14) (MVA)
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
=

Tiết diện dây dẫn:
F
A-3
≥ =
Tra bảng chọn tiết diện gần nhất AC -240 (TK2) =>Thỏa mãn điều kiện vầng quang
Kiểm tra điều kiện phát nóng
Lúc bình thường với phụ tải max
Khi đó : = 247,65 (A).Dây AC-240 đặt ngoài trời có I
cp
=605(A)
Ta thấy :
=247,65(A) k
1
*k
2
*I
cp
=1*0,88*605=532,4(A) =>Đạt yêu cầu
Lúc sự cố:sự cố nặng nề nhất là khi đứt 1 đường dây
Khi đó
)(43,47610
110*3
)7,2119,21()3545(
10
*3
)()(
3
22
3
2

31
2
31
max
A
U
QQPP
I
đm
sc
=
+++
=
+++
=
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
17
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Ta thấy : =476,43 k
1
*k
2
*I
cp
= 532,4 A => đạt yêu cầu .
Vậy ta chọn dây AC- 240
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
18
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Chọn tiết diện dây cho đoạn đường dây 1-3

Dòng công suất cực chạy trên đường dây:
S
max 1-3
=6,12+j 1,44 (MVA)
Dòng điện làm việc cực đại chạy trên đường dây 1-3 là:


Tra bảng chọn tiết diện gần nhất nhưng để đảm bảo điều kiện vầng quang và điều kiện
phát nóng ta chọn : AC -95
Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Lúc bình thường với phụ tải max: Khi đó =

32,998 (A).
Dây AC-95 đặt ngoài trời có I
cp
= 330 (A)
Ta thấy =32,998(A) k
1
*k
2
*I
cp
=1*0,88*330 = 290,4 (A)
=>Đảm bảo yêu cầu
Lúc sự cố:sự cố nặng nề nhất là khi đứt đường dây 1-3
Khi đó
)(064,26110
110*3
19,2145
10

*3
3
22
3
2
1
2
1
max
A
U
QP
I
đm
sc
=
+
=
+
=
Ta thấy : =261,064 k
1
*k
2
*I
cp
= 290,4 (A) => đảm bảo yêu cầu .
Vậy ta chọn dây AC- 95 cho các đoạn đường dây 1-3.
Tổn thất điện áp không xét đến tổn thất công suất :
Dây AC -240 có : r

0A-1
= r
0A-3
= 0,131( ) ; x
0A-1
= x
0A-3
= 0,401 ( ) ;
Dây AC -95 có :r
01-3
=0,33 ( ) ; x
0A-1
= 0,429 ( )
Ta có R
A-1
= r
0A-1
*l
A-1
= 0,131*40 = 5,24 ( )
X
A-1
= x
0A-1
*l
A-1
= 0,401*40 = 16,04 ( )
R
A-3
= r

0A-3
*l
A-3
= 0,131*31,5 = 4,126 ( )
X
A-3
= x
0A-3
*l
A-3
= 0,401*31,5 = 12,631 ( )
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
19
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
R
1-3
= r
01-3
*l
1-3
= 0,33*42,5 = 14,025 ( )
X
1-3
= x
01-3
*l
1-3
= 0,429*42,5 = 18,233 ( )

Lúc sự cố

Hỏng A-1 :
A
(1)
(3)
S
1
=45+j21,19
S
3
=35+j21,7
S
A
3
=
8
0
+
j
4
2
,
8
9
S
1
=45+j21,19
%614,15100*
110
233,18*19,21025,14*45631,12*89,42126,4*80
%

2
1
=
+++
=∆
−scA
U
Hỏng A-3 :
A
(1)
(3)
S
1
=45+j21,19
S
3
=35+j21,7
S
A
1
=
8
0
+
j

4
2
,
8

9
S
3
=35+j21,7
%477,16100*
110
233,18*7,21025,14*3504,16*89,4224,5*80
%
2
3
=
+++
=∆
−scA
U
Hỏng 1-3:
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
20
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
A
(1)
(3)
S
1
=45+j21,19
S
3
=35+j21,7

%758,4100*

110
04,16*19,2124,5*45
2
31
=
+
=∆
−
sc
U
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:
A-1: ∆P
A-1
=
=
+
−
−−
1
2
2
1
2
1
*
A
dm
AA
R
U

QP
)(824,024,5*
110
75,1988,38
2
22
MW
=
+
A-3:
∆P
A-3
=
=
+
−
−−
3
2
2
3
2
3
*
A
dm
AA
R
U
QP

)(759,0126,4*
110
14,2312,41
2
22
MW
=
+

1-3:
∆P
1-3
=
=
+
−
−−
31
2
2
31
2
31
* R
U
QP
dm
)(046,0025,14*
110
44,112,6

2
22
MW
=
+

Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-5-2
Chọn dây dẫn cho đoạn đường dây A-5 :
Dòng công suất cực đại chạy trên đường dây A-5 là :
S
A-5
= S
2
+S
5
=( 40+30)+j(18,8 + 18,6 )
= 70+ j37,4 ( MVA)
Dòng điện làm viêc cực đại chạy trên đoạn đường dây :
=
=> F
A-5
≥ =
Tra bảng chọn tiết diện gần nhất : AC -185 ( TK1) =>đảm bảo điều kiện vầng quang
Kiểm ta điều kiện phát nóng :
Khi bình thường với phụ tải max khi đó .Dây AC-185 đặt ngoài
trời có Icp = 510 A ( TK1)
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
21
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Ta thấy : = 208,28 (A) < k

1
*k
2
*I
cp
= 0,88*1*510=448,8 A
Sự cố nặng nề nhất là đứt một mạch khi đó dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn là :
= 2* = 2*208,28 = 416,56 ( A )
Ta thấy =416,56 (A) < k
1
*k
2
*I
cp
= 448,8 ( A )
Vậy dây dẫn dảm bảo yêu cầu : Chọn dây AC -185 .
Chọn dây dẫn cho đường dây 5-2 :
Công suất cực đai chạy trên đoạn dây là :
S
5-2
= 40 +j 18 ,8 ( MVA)
Dòng điện cực đại chạy trên đó là :
=
F
5-2
≥ =
Chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là : AC -185(TK1) => Đảm bảo điều kiện vầng
quang
Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Do là đường dây đơn nên dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây dẫn khi phụ tải

max là : = 231,977 A .
Dây AC-240 đặt ngoài trời có I
cp
= 510 (A ) (TK1)
Ta thấy = 231,977 (A ) < k
1*
k
2
*I
cp
= 448,8 (A )
Vậy đảm bảo yêu cầu.Ta chọn dây AC- 185
Tổn thất điện áp không xét đến tổn thất công suất :
Dây AC -185 có : r
0
= 0,17( ) ; x
o
= 0,409 ( ) ;
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
22
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
Ta có : R
A-5
= = ( )
X
A-5
= =
R
5-2
= r

0
*l
5-2
= 0,17*40 = 6,8 ( )
X
5-2
= x
0
*l
5-2
= 0,409*40 = 16,36 ( )

= 2* % = 2*5,057 + 4,79 = 14,904 %
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:
A-5: ∆P
A-5
=
=
+
−
−−
5
2
2
5
2
5
*
A
dm

AA
R
U
QP
)(991,1825,3*
110
4,3770
2
22
MW
=
+
5-2: ∆P
5-2
=
=
+
−
−−
25
2
2
25
2
25
* R
U
QP
dm
)(098,18,6*

110
8,1840
2
22
MW
=
+
Chọn tiết diện cho đoạn đường dây A-4 :
Dòng cộng suất cực đại trên đường dây là:
S
A-4
= 30 +j 18,6 MVA
Dòng điện làm việc cực đại chạy trên đoạn dường dây là:

max
4−lvA
I
=
=> F
A-4
≥
kt
lvA
J
I
max
4−
=
Chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là dây AC- 185 (TK1) =>thỏa mãn điều kiện vầng quang.
Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Do dây đơn nên dòng điện lớn nhất khi phụ tải cực đại trên đoạn đường dây là :
= 185,26 (A ) . Dây AC-185 đặt ngoài trời có I
cp
= 510 ( A ) (TK1)
Ta thấy :
max
4−lvA
I
= 185,26 A < k
1
*k
2
*I
cp
= 448,8 (A )
Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cần thiết .Vậy ta chọn dây AC-185.
Xét tổn thất điện áp trên đường dây :
Dây AC – 185 có : r
0
= 0,17 ( ) và x
0
= 0,409 ( )
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
23
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
R
A-4
= r
0
*l

A-4
= 0,17* 42,5 = 7,225 ( )
X
A-4
= x
0
*l
A-4
= 0,409 * 42,5 = 17,38 ( )
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:
A-4: ∆P
A-4
=
=
+
−
−−
4
2
2
4
2
4
*
A
dm
AA
R
U
QP

)(744,0225,7*
110
6,1830
2
22
MW
=
+
Chọn tiết diện cho đoạn đường dây A-6:
Dòng cộng suất cực đại trên đường dây là:
S
A-6
= 25 + j 15,5 ( MVA )
Dòng điện làm việc cực đại chạy trên đoạn dường dây là:

max
6−lvA
I
=
=> F
A-6
≥ =
Vậy chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất là dây AC- 150 (TK1) và thỏa mãn các điều kiện
vầng quang .
Kiểm tra điều kiện phát nóng : Do dây đơn nên dòng điện lớn nhất khi phụ tải cực đại
trên đoạn đường dây là :
max
6−lvA
I
= 154,389 (A ) .

Dây AC-150 đặt ngoài trời có I
cp
= 445 ( A ) .
Ta thấy:
max
6−lvA
I
= 154,389 A < k
1
*k
2
*I
cp
= 391,6 ( A )
Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cần thiết . Vậy chọn dây dẫn AC-150
Xét tổn thất điện áp trên đường dây :
Dây AC – 150 có : r
0
= 0,21 ( ) và x
0
= 0,416 ( )
R
A-6
= r
0
*l
A-6
= 0,21* 40 = 8,4 ( )
X
A-6

= x
0
*l
A-6
= 0,416 * 40 = 16,64 ( )

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
24
Đồ án môn học lưới II GVHD: Phạm Văn Hòa
A-6: ∆P
A-6
=
=
+
−
−−
6
2
2
6
2
6
*
A
dm
AA
R
U
QP

)(601,04,8*
110
5,1525
2
22
MW
=
+
IV-A . Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu
Tính kinh tế:
Ta có hàm chi phí tính toán : Z = a
tc
* V
d
+ ΔA* c
Với a
tc
= 0,125
V
d
= (40*500 + 31,5*500 + 42,5*283 + 42,5*411 + 1,6*45*411 + 40*411+ 40*403) *10
6

= 127397*10
6
đ
Tổng tổn thất công suất:
ΔP
∑
= 0,824+0,759+0,046+1,991+1,098+0,744+0,601=6,063 (MW)

Tổng thất điện năng:
ΔA = ΔP
∑
*
τ
= 6,063 * 3410,934 *10
3
= 20680,49284* 10
3
(KWh)
Tổng chi phí tính toán hàng năm là:
Z = 0,125 *127397* 10
6
+ 20680,49284* 10
3
* 700
= 30400,96999* 10
6
( đ )
Bảng tổng hợp kết qua phương án 1:
Nhánh A-1 1-3 A-3 A-4 A-5-2 A-6 5-2
∆U
bt
%
4,302 0,926 3,818 4,463 9,847 3,867
SVTH: Hoàng Văn Ninh_Đ3H3 Khoa: Hệ Thống Điện
25