Đồ án Tốt nghiệp về Mạng lưới điện Thiết kế mạng lưới điện

LỜI NểI 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.
Cùng với sự phát triển công nghiệp hóa , hiện đại hóa của đất nước . Công
nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng được
sử dụng 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 đã nhu cầu về điện
năng tăng trưởng không ngừng .
Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều của đất nước thì công
tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện
nói riêng và cả nước nói chung.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện gióp sinh viên áp dụng được những
kiến thức đã học để thực hiện được những công việc đó. Tuy là trên lý thuyết nhưng
phần nào gióp 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 đÓ có những kinh nghiệm cho công việc sau này. Việc thiết kế mạng lưới điện
phải đạt được những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa được vốn đầu tư trong
phạm vi cho phÐp là vô cùng quan trọng đối với nền kinh tế của nước ta hiện nay.
Đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện
khu vực gồm hai nguồn cung cấp và 9 phụ tải; Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán thiết
kế một đường dây trung áp và mét trạm biến áp treo có công suất và cấp điện áp cho
trước.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống
Điện, đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyễn Văn Đạm đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ
án này. Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức còn
hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được các ý
kiến đánh giá, chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Hà Nội, ngày 26 tháng 5 năm 2009.

Sinh viên thực hiện

Mẫn Tiến Kú
PHẦN I: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN KHU VỰC
CHƯƠNG I: PHÂN TÝCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN
CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của
nguồn cung cấp điện và các phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các
nguồn cung cấp dự kiến các sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế – kĩ thuật
cao nhất.
1.1. NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN
Trong hệ thống điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà máy
nhiệt điện.
1. Hệ thống điện
Hệ thống điện(HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp
110 kV của HT bằng 0,85. Vì vậy, cần phải có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để
có thể trao đổi công suất giữa 2 nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống
thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có
công suất vô cùng lớn cho nên chọn HT là nót cân bằng công suất và nót cơ sở về điện
áp. Ngoài ra, do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ
công suất trong nhà máy nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng
dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
2. Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy phát. Mỗi máy phát có công suất định
mức P
đm
= 100 MW, cos = 0,85; U
đm
= 10,5 kV. Như vậy tổng công suất định mức

của NĐ bằng 3 100 = 300 MW.
Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất cảu các nhà máy
nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30-40%). Đồng thời công suất tự dùng của NĐ
thường chiếm khoảng 6 đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện.
Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P
70% P
đm
; khi phụ tải P < 30% P
đm
, các máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng (80-90%) P
đm
. Khi
thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80% P
đm
, nghĩa là :
P
kt
= 80% P
đm
.
Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác
dụng phát ra của NĐ bằng:
P
kt
= 3 100 = 240 MW
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng 1 máy phát để bảo dưỡng, 2
máy phát còn lại sẽ phát 80% P
đm
, nghĩa là tổng công suất phát của NĐ bằng:

P
kt
= 2 100 = 160 MW
Khi có sự cố ngừng 1 máy phát, 2 máy phát còn lại sẽ phát 100%P
đm
, như
vậy :
P
F
= 2 100 = 200 MW
Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ
thống điện.
1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN
Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải. Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và có
hệ số cos = 0,90. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T
max
= 5000h. Các phụ tải đều có
yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của
các trạm hạ áp bằng 10 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu
cho trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thông số của các phụ tải
Hộ tiêu thụ S
max
= P
max
+ j Q
max
MVA
S

max
MVA
S
min
= P
min
+ j Q
min
MVA
S
min
MVA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
36 + j 17,43
38 + j 18,40
48 + j 23,24
38 + j 18,40
50 + j 24,21
40 + j 19,37
38 + j 18,40
30 + j 14,53
38 + j 18,40

40,00
42,22
53,33
42,22
55,55
44,44
42,22
33,33
42,22
25,2 + j 12,20
26,6 + j 12,88
33,6 + j 16,27
26,6 + j 12,88
35 + j 16,95
28 + j 13,56
26,6 + j 12,88
21 + j 10,17
26,6 + j 12,88
28
29,55
37,33
29,55
38,89
31,11
29,55
23,33
29,55
Tổng 356 + j 172,38
CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG

Đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ
các nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận
thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện
năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống
cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất
trong các mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng công suất phát và
công suất tiêu thụ.
Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất
định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề
quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại
đối với hệ thống điện thiết kế có dạng :
P
NĐ
+ P
HT
= P
tt
= m.∑P
max
+ ∑∆P + P
td
+ P
dt
(1.1)
Trong đó :
P
NĐ
- tổng công suất do nhà máy điện phát ra

P
NĐ
= P
kt
= 240 MW
P
HT
- công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1)
∑P
max
- tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại.
Từ bảng 1.2 ta có: ∑P
max
= 356 MW
∑∆P - tổng tổn thất trong mạng điện .
Khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P = 5%∑P
max
= 0,05 356 =17,8 MW
P
td
- công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất
đặt của nhà máy:
P
td
= 10% P
đm
= 0,1 300 = 30 MW
P
dt

- công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy P
dt
=
10%∑P
max
, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng với công suất định
mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn. Bởi vì hệ
thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống,
nghĩa là P
dt
= 0 .
P
tt
- công suất tiêu thụ trong mạng điện.
Theo công thức (1.1) ta tính được công suất tiêu thụ trong mạng điện: P
P
tt
= 356 + 17,8 + 30 = 403,8 MW
Như vậy, trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các
phụ tải bằng:
P
HT
= P
tt
- P
NĐ
= 403,8 - 240 = 163,8 MW
Nếu trong mạng thiết kế có 2 nhà máy điện, khi đó cần chọn một nhà máy điện
làm nhiệm vụ cân bằng công suất trong HT, nhà máy điện còn lại sẽ phát công suất
theo dự kiến. Trong thực tế thường chọn các nhà máy điện có công suất lớn và có khả

năng điều chỉnh nhanh chóng công suất tác dụng là nót cân bằng công suất, ví dụ các
nhà máy thủy điện, các nhà máy nhiệt điện tuabin khí, … Để thuận tiện khi tính, nót
cơ sở về điện áp thường được chọn trùng với nót cân bằng công suất.
2.2. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi có sự cân bằng
giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi hỏi
không những chỉ đối với công suất tác dụng, mà cả đối với công suất phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân bằng
công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu công suất
phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ
tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy
để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện và trong
hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:
Q
Q
F
+ Q
HT
= Q
tt
= m∑Q
max
+ ∑∆Q
L
- ∑Q
c
+ ∑∆Q
b
+ Q

td
+ Q
dt
(1.2)
Trong đó:
m = 1
Q
F
- tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra.
Q
HT
- công suất phản kháng do HT cung cấp.
Q
tt
- tổng công suất phản kháng tiêu thụ.
∑∆Q
L
- tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây
trong mạng điện.
∑Q
c
- tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi
tính toán sơ bộ lấy ∑Q
L
= ∑Q
c
.
∑∆Q
b
- tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính toán

sơ bộ lấy ∑∆Q
b
= 15%∑Q
max
.
Q
td
- công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
Q
dt
- công suất phản kháng dự trữ trong HT, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy bằng
15% tổng công suất phản kháng bên phải phương trình (1.2).
Đối với mạng thiết kế, công suất P
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Q
dt
= 0.
Nh vậy, tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:
Q
F
= P
F
.tg = 240 0,62 = 148,8 MVAr
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:
Q
HT
= P
HT
tg = 163,8 0,62 = 101,56 MVAr
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định theo

bảng 1.2 bằng:
∑Q
max
= 172,38 MVAr
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA hạ áp bằng:
∑∆Q
b
= 0,15 172,38 = 25,86 MVAr
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện có giá trị bằng:
Q
td
= P
td
tg
Đối với cos = 0,75 thì tg = 0,88. Do đó:
Q
td
= 30 0,88 = 26,40 MVAr
Nh vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
Q
tt
= 172,38 + 25,86 + 26,40 = 224,64 MVAr
Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:
Q
F
+ Q
HT
= 148,8 + 101,56 = 250,36 MVAr
Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn
phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản

kháng trong mạng điện thiết kế.
CHƯƠNG III: CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ
NHẤT
3.1. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của
nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy
cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện
và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải
mới.
Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử
dụng phương pháp nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn
cung cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn dùa trên
cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó. Không cần dự kiến quá nhiều
phương án. Sau khi phân tích tương đối cẩn thận có thể dự kiến 4 đến 5 phương án
hợp lý nhất. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức tạp hơn
được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản ko thỏa mãn những yêu cầu về
kinh tế - kỹ thuật.
Những phương án được lùa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những
phương án thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao
của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế,
trước hết cần chú ý đến hai yêu cầu trên. Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp
điện cho các hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng
thời dự phòng đóng tự động. Vì vậy sẽ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể
sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.
Đối với hộ tiêu thụ loại II, trong nhiều trường hợp được cung cấp bằng đường
dây hai mạch hoặc bằng hai đường dây riêng biệt. Nhưng nói chung cho phép cung
cấp điện cho các hộ loại II bằng đường dây trên không một mạch, bởi vì thời gian sữa
chữa sự cố các đường dây trên không rất ngắn.

Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch.
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải,
còng nh vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến nh ở hình vẽ sau :
7 6
8
9
HT
1
2
4
3
NĐ
5
PH¦¥NG ¸N I
7 6
8
9
HT
1
2
4
3
NĐ
5
PH¦¥NG ¸N II
7 6
8
9
HT
1

2
4
5
NĐ
3
PH¦¥NG ¸N III
7 6
8
9
HT
1
2
4
5
NĐ
3
PH¦¥NG ¸N IV
7 6
8
9
HT
1
2
4
5
NĐ
3
PH¦¥NG ¸N V
Để tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trước hết cần chọn điện áp
định mức của mạng điện, chọn tiết diện các dây dẫn, tính các chỉ tiêu chất lượng của

điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của các phương án so sánh.
a. PHƯƠNG ÁN I
Sơ đồ mạng điện của phương án I cho trên hình vẽ 1.1
7 6
8
9
HT
1
2
4
3
NĐ
5
PH¦¥NG ¸N I
1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế – kỹ
thuật, còng nh các đặc 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 và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các
phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện.
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.
Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của
mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau. Trong khi tính toán, thông thường,
trước hết chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn.
Các đoạn đường dây trong mạng kín, theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp
điện áp định mức.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:
U

đm
= 4,34 , kV (1.3)
Trong đó:
l - khoảng cách truyền tải,km.
P - công suất truyền tải trên đường dây, MW.
Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ-5-HT.
Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dậy NĐ-5 được xác định như sau :
P
N5
= P
kt
- P
td
– P
N
- ∆P
N
(1.4)
Trong đó :
P
kt
– tổng công suất phát kinh tế của NĐ
P
td
– công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
N
– tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ
( P
N

= P
3
+ P
4
+ P
6
+ P
7
)
∆P
N
- tổng tổn thất công suất trên đường dây do nhiệt điện cung cấp
( ∆P
N
= 5%P
N
)
Theo các kết quả tính toán trong phần 1.1, ta có:
P
kt
= 240 MW ; P
td
= 30 MW
Từ sơ đồ mạng điện ở hình 1.3 ta có:
P
N
= P
3
+ P
4

+ P
6
+ P
7
= 48 + 38 + 40 + 38 = 164 MW
∆P
N
= 5%P
N
= 0,05 164 = 8,2 MW
Do đó:
P
N5
= 240 – 30 – 164 – 8,2 = 37,8 MW
Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-5 có thể tính gần đúng
nh sau:
Q
N5
= P
N5
tg
F
= 37,8 0,62 = 23,44 MVAr
( do cos
F
= 0,85 nên tg
F
= 0,62)
Nh vậy:
S

N5
= 37,8 + j 23,44 MVA
Dòng công suất truyền trên đường dây HT-5 bằng:
S
H5
= S
5
– S
N5
= ( 50 + j24,21) – (37,8 + j 23,44)
= 12,2 + j 0,77MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-5 bằng:
U
N5
= 4,34 = 110,31 kV
Đối với đường dây HT-5:
U
H5
= 4,34 =68,10 kV
Đối với đường dây HT-1:
U
H1
= 4,34 = 109,31 kV
Tính điện áp của các đoạn đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
các đường dây trên.
Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án I cho trong
bảng 1.3.
Bảng 1.3. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Đường
dây

Công suất truyền
tải S, MVA
Chiều dài
đường dây l,km
Điện áp tính
toán U, kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
HT-1
HT-2
HT-8
HT-9
HT-5
NĐ-5
NĐ-3
NĐ-4
NĐ-6
NĐ-7
36 + j 17,43
38 + j 18,40
30 + j 14,53
38 + j 18,40
12,2 + j 0,77
37,8 + j 23,44
48 + j 23,24
38 + j 18,40
40 + j 19,37

38 + j 18,40
58,31
60,83
60,83
58,31
50,99
41,23
63,25
53,85
58,31
53,85
109,31
112,24
100,93
112,03
68,10
110,31
125,13
111,65
114,69
111,65
110
Từ các kết quả nhận được trong bảng 1.3, chọn điện áp định mức của mạng điện
U
đm
= 110 kV.
2. Chọn tiết diện dây dẫn
Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.
Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường
được đặt trên các cột bêtông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình đường dây chạy qua.

Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha
bằng 5m (D
tb
= 5m).
Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ
kinh tế của dòng điện, nghĩa là:
F = (1.5)
Trong đó:
I
max
– dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;
J
kt
– mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm
2
. Với dây AC và T
max
= 5000h thì 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:
I
max
= .10
3
, A. (1.6)
Trong đó:

n – số mạch của đường dây (đường dây 1 mạch n = 1, đường dây 2 mạch n =
2)
U
đm
- điện áp định mức của mạng điện, kV.
S
max
– công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA.
Dùa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết
diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền
cơ của đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ 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 điều kiện về
vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải 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
sc
≤ I
cp
(1.7)
Trong đó:
I
sc
– dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố.
I
cp

– dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
Khi tính tiết diện các dây dẫn sử dụng các dòng công suất ở bảng 1.3.
a. Chọn tiét diện các dây dẫn của đường dây NĐ-5.
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng:
I
N5
= .10
3
.10
3
= 116,72 A
Tiết diện dây dẫn:
F
N5
= = = 106,11 mm
2
Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây, cần chọn dây AC có tiết diện F
= 120 mm
2
và I
cp
= 380 A.
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây
trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-5-HT, sự cố có thể xảy ra
trong 2 trường hợp sau :
- Ngõng 1 mạch trên đường dây.
- Ngõng 1 tổ máy phát điện.
Nếu ngõng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại
bằng : I
I

1sc
= 2 I
N5
= 2 116,72 = 233,44 A
Nh vậy:
I
1sc
< I
cp
Khi ngõng 1 tổ máy phát điện thì 2 máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó,
tổng công suất phát của NĐ bằng :
P
F
= 2 100 = 200 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:
P
td
= 0,1 200 = 20 MW
Công suất chạy trên đường dây NĐ-5 bằng:
P
N5
= P
F
- P
td
- P
N
- ∆P
N

Trong mục 1.1 đã tính được:
P
N
= 164 MW; ∆P
N
= 8,2 MW
Do đó:
P
N5
= 200 - 20 - 164 - 8,2 = 7,8 MW
Công suất phản kháng trên đường dây có thể tính gần đúng nh sau:
Q
N5
= P
N5
tg = 7,8 0,62 = 4,84 MVAr .
(do cos =0,85 nên tg = 0,62)
Do đó:
S
N-5
= 7,8 + j 4,84 MVA
Dòng công suất truyền từ hệ thống vào đường dây HT-5 bằng:
S
H-5
= S
5
- S
N-5
= (50 + j 24,21) - (7,8 + j 4,84)
= 42,2 + j 19,37 MVA

Dòng điện chạy trên đường dây NĐ-5 bằng:
I
2sc
= .10
3

= 24,09 A.
Các kết quả tính cho thấy rằng:
I
2sc
< I
cp
b. Tính tiết diện đường dây HT-5
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại bằng :
I
H5
= .10
3
= 32,08 A .
Tiết diện dây dẫn bằng :
F
H5
= = = 29,16 mm
2
.
Chọn dây AC-70 có I
cp
= 265 A.
Khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị :
I

1sc
= 2 32,08 = 64,16 A
Nh vậy:
I
1sc
< I
cp
Trường hợp ngừng 1 tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây bằng:
I
2sc
= .10
3
= 121,86 A
Có thể nhận thấy rằng I
2sc
< I
cp
.
c. Tính tiết diện của đường dây NĐ-3
Dòng điện chạy trên đường dây bằng:
I
1
= .10
3
= 139,96 A
Tiết diện dây dẫn bằng :
F
1
= = 127,23 mm
2

.
Chọn dây AC-150 có I
cp
= 445 A.
Khi ngõng 1 mạch, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng :
I
1sc
= 2 139,96 =279,92 A.
Nh vậy:
I
1sc
< I
cp
Sau khi chọn các tiết diện dây tiêu chuẩn, cần xác định các thông số đơn vị của
đường dây là r
0
, x
0
, b
0
và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ
thay thế hình π của các đường dây theo công thức sau:
R = .r
0
.l ; X = .x
0
.l ; = n.b
0
.l (1.8)
trong đó n là số mạch đường dây. Đối với đường dây 2 mạch thì n=2.

Tính toán đối với các đường dây còn lại được tiến hành tương tù nh đối với
đường dây NĐ-1.
Kết quả tính các thông số của các đường trong mạng điện cho ở bảng 1.4.
Bảng 1.4. Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đường
dây
S
MVA
I
bt
A
F
tt
mm
2
F
tc
mm
2
I
cp
A
I
sc
A
l
km
r
0
Ω/km

x
0
Ω/km
b
0
.10
-6
S/km
R
Ω
X
Ω
.10
4
S
HT-1 36 + j 17,43 104,97 95,42 95 330 209,94 58,31 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 1,55
HT-2 38 + j 18,40 110,80 100,73 120 380 221,60 60,83 0,27 0,423 2,69 8,21 12,87 1,64
HT-8 30 + j 14,53 87,48 79.53 70 265 174,96 60,83 0,46 0,440 2,58 13,99 13,38 1,57
HT-9 38 + j 18,40 110,80 100,73 120 380 221,60 58,31 0,27 0,423 2,69 7,87 12,33 1,57
HT-5 12,2 + j 0,77 32,08 29,16 70 265 64,16 50,99 0,46 0,440 2,58 11,73 11,22 1,32
NĐ-5 37,8 + j 23,44 116,72 106,11 120 380 233,44 41,23 0,27 0,423 2,69 5,57 8,72 1,11
NĐ-3 48 + j 23,24 139,96 127,23 120 380 279,92 63,25 0,27 0,423 2,69 8,54 13,38 1,70
NĐ-4 38 + j 18,40 110,80 100,73 120 380 221,60 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 1,45
NĐ-6 40 + j 19,37 116,63 106,03 120 380 233,26 58,31 0,27 0,423 2,69 7,87 12,33 1,57
NĐ-7 38 + j 18,40 110,80 100,73 120 380 221,60 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 1,45

3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng điện
và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. Khi
thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có đủ

công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải. Do đó không xét đến những vấn đề
duy trì tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở
các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp.
Khi 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.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù hợp
nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp
điện áp không vượt quá 10 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các
chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 20%, nghĩa là:
∆U
max bt
% = 10 15%
∆U
max sc
% = 15 20%.
Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áp lớn nhất
đến 15 20% trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và đến 20
25% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:
∆U
max bt
% = 15 20%
∆U
max sc
% = 20 25%.
Đối với các tổn thất điện áp nh vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều chỉnh điện
áp dưới tảI trong các trạm hạ áp.
Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường được xác
định theo công thức:
∆U
i bt

= .100 (1.9)
Trong đó:
P
i
, Q
i
- công suất chạy trên đường dây thứ i;
R
i
, X
i
- điện trở và điện kháng của đường dây thứ i .
Khi tính tổn thất điện áp, các thông số trên được lấy từ bảng 1.4.
Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên
đường dây bằng:
∆U
i sc
% = 2∆U
i bt
%
Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-1:
Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng:
∆U
1 bt
= 100 = 4,66%
Khi một mạch của đường dây ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên đường dây
có giá trị:
∆U
1 sc
% = 2∆U

1 bt
% = 2 4,66 = 9,32%
Khi ngõng 1 tổ máy phát điện thì 2 máy còn lại sẽ phát 100% công suất. Do đó,
tổng công suất phát của NĐ bằng :
P
F
= 2 100 = 200 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:
P
td
= 0,1 200 = 20 MW
Công suất chạy trên đường dây NĐ-5 bằng:
P
N5
= P
F
- P
td
- P
N
- ∆P
N

Trong mục 1.1 đã tính được:
P
N
= 164 MW; ∆P
N
= 8,2 MW
Do đó:

P
N5
= 200 - 20 - 164 - 8,2 = 7,8 MW
Công suất phản kháng trên đường dây có thể tính gần đúng nh sau:
Q
N5
= P
N5
tg = 7,8 0,62 = 4,84 MVAr .
(do cos =0,85 nên tg = 0,62)
Do đó:
S
N-5
= 7,8 + j 4,84 MVA
Dòng công suất truyền từ hệ thống vào đường dây HT-5 bằng:
S
H-5
= S
5
- S
N-5
= (50 + j 24,21) - (7,8 + j 4,84)
= 42,2 + j 19,37 MVA
Ta có:
∆U
N5 bt
% = = 0,71%
∆U
H5 bt
% = = 5,89%

Tính các tổn thất điện áp trên các đường dây còn lại tương tù nh đối với đường
dây trên.
KÕt quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện
Đường
dây
∆U
bt
, % ∆U
sc
, % Đường
dây
∆U
bt
, % ∆U
sc
, %
HT-1
HT-2
HT-8
HT-9
HT-5
4,66
4,54
5,08
4,35
1,25
9,32
9,08
10,16

8,70
2,50
NĐ-5
NĐ-3
NĐ-4
NĐ-6
NĐ-7
3,43
5,96
4,02
4,58
4,02
6,86
11,92
8,04
9,16
8,04
Từ các kết quả trong bảng 1.5 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của
mạng điện trong phương án I có giá trị:
∆U
max bt
% = 5,96%
Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố băng:
∆U
max sc
% = 11,92%
Tính toán đối với các phương án còn lại được tiến hành tương tù nh phương án
I.
Để thuận tiện mỗi phương án còn lại chỉ trình bày phương pháp xác định các
thông số chế độ đối với những trường hợp đặc biệt có trong sơ đồ mạng điện.

b. PHƯƠNG ÁN II
Hình 1.2 là sơ đồ mạng điện của phương án II.

7 6
8
9
HT
1
2
4
3
NĐ
5
PH¦¥NG ¸N II
1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-2 có giá trị:
S
H-2
= S
1
+ S
2
= (36 + j 17,43) + (38 + j 18,40)


= 74 + j 35,83 MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây 2-1 bằng:
S
1-2
= S

2
= 38 + j 18,40 MVA
Kết quả tính điện áp trên các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức của
mạng điện cho ở bảng 1.6.
Bảng 1.6. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Đường dây Công suất
truyền tải,
MVA
Chiều dài
đường dây, km
Điện áp tính
toán, kV
Điện áp định
mức của
mạng, kV
HT-1
1-2
HT-9
9-8
HT-5
NĐ-5
NĐ-4
4-3
NĐ-7
7-6
74 + j 35,83
38 + j 18,40
68 + j 32,93
30 + j 14,53
12,2 + j 0,77

37,8 + j 23,44
86 + j 41,64
48 + j 23,24
78 + j 37,77
40 + j 19,37
58,31
44,72
58,31
41,23
50,99
41,23
53,85
41,23
53,85
50
152,97
110,88
146,94
99,08
68,10
110,31
164,11
123,46
156,59
114,00
110
2. Chọn tiết diện dây dẫn.
Kết quả tính toán các thông số của các đường dây trong mạng điện cho ở bảng 1.7.
Bảng 1.7. Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đường

dây
S
MVA
I
bt
A
F
tt
mm
2
F
tc
mm
2
I
cp
A
I
sc
A
l
km
r
0
Ω/km
x
0
Ω/km
b
0

.10
-6
S/km
R
Ω
X
Ω
.10
4
S
HT-1 74 + j 35,83 215,77 196,15 185 510 431,54 58,31 0,17 0,409 2,84 4,96 11,92 1,66
1 - 2 38 + j 18,40 110,80 100,73 120 380 221,60 44,72 0,27 0,423 2,69 6,04 9,46 1,20
HT-9 68 + j 32,93 198,28 180,25 185 510 396,56 58,31 0,17 0,409 2,84 4,96 11,92 1,66
9 - 8 30 + j 14,53 87,48 79,53 70 265 174,96 41,23 0,46 0,440 2,58 9,48 9,07 1,06
HT-5 12,2 + j 0,77 32,08 29,16 70 265 64,16 50,99 0,46 0,440 2,58 11,73 11,22 1,32
NĐ-5 37,8 + j 23,44 116,72 106,11 120 380 233,44 41,23 0,27 0,423 2,69 5,57 8,72 1,11
NĐ-4 86 + j 41,64 250,75 227,96 240 605 501,50 53,85 0,13 0,390 2,86 3,50 10,50 1,54
4 - 3 48 + j 23,24 139,96 127,23 120 380 279,92 41,23 0,27 0,423 2,69 5,57 8,72 1,11
NĐ-7 78 + j 37,77 227,43 206,76 185 510 454,86 53,85 0,17 0,409 2,84 4,58 11,01 1,53
7 - 6 40 + j 19,37 116,63 106,03 120 380 233,26 50 0,27 0,423 2,69 6,75 10,58 1,35
3. Tính tổn thất điện áp trên đường dây.
Tính tổn thất điện áp trên đường dây HT-1-2 trong chế độ làm việc bình thường:
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1 bằng:
∆U
H-1
% = .100 = 100
= 6,56 %
Tổn thất điện áp trên đường dây 1-2 bằng:
∆U
1-2

% = 100 = 3,34 %
Nh vậy, tổn thất điện áp trên đoạn đường dây HT-1-2 bằng:
∆U
H-1-2
% = ∆U
H-1
% + ∆U
1-2
% = 6,56% + 3,34% = 9,90%
Tính tổn thất điện áp đường dây trong chế độ sau sự cố:
Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây ta không xét các sự cố xếp chồng, nghĩa
là đồng thời xảy ra trên tất cả các đoạn của đường dây đã cho, chỉ xét sự cố ở đoạn nào
mà tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
Đối với đường dây HT-1-2, khi ngừng một mạch trên đoạn HT-1 sẽ nguy hiểm
hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 1-2. Khi ngừng một mạch trên đường
dây HT-1, tổn thất điện áp trên đoạn này bằng:
∆U
H-1sc
% = 2∆U
H-1
% = 2 6,56% = 13,12 %
Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 2-1 thì:
∆U
1-2sc
% = 2∆U
1-2
% = 2 3,34 % = 6,68 %
Nh vậy, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đường đối với đường dây
bằng:
∆U

H-1-2 sc
% = 13,12 % + 3,34 % = 16,46 %
Kết quả tính toán tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng 1.8.
Bảng 1.8. Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện
Đường
dây
∆U
bt
, % ∆U
sc
, % Đường
dây
∆U
bt
, % ∆U
sc
, %
HT-1
1 - 2
HT-9
9 - 8
HT-5
6,56
3,34
6,03
3,44
1,25
13,12
6,68
12,06

6,88
2,50
NĐ-5
NĐ-4
4 - 3
NĐ-7
7 - 6
3,43
6,10
3,88
6,39
3,93
6,86
12,20
7,76
12,78
7,86
Từ kết quả trong bảng 1.8 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ
vận hành bình thường bằng:
∆U
max bt
% = ∆U
N-7 bt
% + ∆U
7-6 bt
%
= 6,39 % + 3,93 % = 10,32 %
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố bằng:
∆U
max sc

% = ∆U
N-7 sc
% + ∆U
7-6 bt
%
= 12,78 % + 3,93 % = 16,71 %
c. PHƯƠNG ÁN III
Hình 1.3 là sơ đồ mạng điện của phương án III.

7 6
8
9
HT
1
2
4
5
NĐ
3
PH¦¥NG ¸N III
Kết quả tính toán của phương án III cho trong các bảng 1.9, 1.10, 1.11
Bảng 1.9. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Đường dây Công suất
truyền tải,
MVA
Chiều dài
đường dây, km
Điện áp tính
toán, kV
Điện áp định

mức của
mạng, kV
HT-1
HT-2
HT-9
9-8
HT-5
NĐ-5
NĐ-4
4-3
NĐ-6
NĐ-7
36 + j 17,43
38 + j 18,40
68 + j 32,93
30 + j 14,53
12,2 + j 0,77
37,8 + j 23,44
86 + j 41,64
48 + j 23,24
40 + j 19,37
38 + j18,40
58,31
60,83
58,31
41,23
50,99
41,23
53,85
41,23

58,31
53,85
109,31
112,24
146,94
99,08
68,10
110,31
164,11
123,46
114,69
111,65
110