Đồ án môn học Hệ thống cung cấp điện 2 nguồn 9 phụ tải ( đai học điện lực )

Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
MỤC LỤC
PHỤ LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
CHƯƠNG 1 3
PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI 3
1.1 – NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN: 4
1.1.1 – Hệ thống điện: 4
1.1.2 – Nhà máy nhiệt điện: 4
1.2 – CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN: 5
CHƯƠNG 2 5
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 5
2.1 – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 6
2.2 – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 7
Chương 3 10
XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 10
3.1 – Dự kiến các phương án 10
3.2 – So sánh các phương án về mặt kỹ thuật 14
3.2.1 – Phương án 1: 14
3.2.2 – Phương án 2: 26
3.2.3 – Phương án 3: 31
3.2.4 – Phương án 4: 35
3.2.6 – Phương án 5: 39
3.3 So sánh các phương án về mặt kinh tế 46
3.3.1 Phương án 1 47
3.3.2 Phương án 2 50
3.3.3 Phương án 3: 51
3.3.4 Phương án 4 52
3.3.5 Phương án 5 52
PHỤ LỤC
Các số liệu phụ tải:

Sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải cho trên hình 1, các số liệu về
phụ tải cho trong bảng 1.
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
1
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Tỷ lệ: 1 đơn vị = 10 km
Hình 1
Bảng 1: Các số liệu về phụ tải.
Các số liệu Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Phụ tải cực đại (MW) 37,5 36,5 37,5 49,5 37,5 40,5 35,5 50,5 38,5
Hệ số công suất cos φ 0,9
Mức đảm bảo cung cấp điện Loại I
Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT
Mức điện áp của lưới điện thứ cấp (KV) 10
Phụ tải cưc tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
= 5000h.
Giá 1 KWh điện năng tổn thất: 500 đồng.
Giá 1 KVAr công suất thiết bị bù: 150000 đồng.
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá ngày càng nhanh kéo theo nhu
cầu sử dụng năng lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng ngày càng lớn. Cùng với
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
2
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
sự phát triển đó đòi hỏi chúng ta phải thiết kế các mạng lưới hệ thống cung cấp điện phù
hợp với từng hoàn cảnh, điều kiện cụ thể. Xuất phát từ thực tế đó, lớp Đ5-QLNL được
giao làm bài đồ án môn Hệ thống cung cấp điện để phần nào hiểu được và làm quen với

các hệ thống cung cấp điện. Chuyên đề trong đồ án môn học này của lớp trình bày về:
thiết kế hệ thống điện có 2 nguồn và 9 phụ tải.
Đồ án của em gồm:
Chương 1: Phân tích các nguồn cung cấp điện và phụ tải
Chương 2: Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện.
Chương 3: Xây dựng các phương án tôi ưu.
Trong quá trình làm đồ án, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Điệp
và nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án môn học. Tuy nhiên, do lượng kiến thức
và kinh nghiệm thực tế của em còn hạn chế nên bài đồ án của em không tránh khỏi những
sai sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy giáo để bài của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, Tháng 3 năm 2014
Sinh viên
Đào Thị Hồng
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI
Phân tích nguồn và phụ tải của mạng điện là một phần quan trọng trong tính toán
thiết kê. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức độ chính
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
3
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải. Phân tích nguồn là việc làm cần thiết nhằm
định hướng phương thức vận hành của nhà máy điện cũng như quyết định sơ đồ nối dây
của mạng điện. Phân tích về những đặc điểm kỹ thuật – kinh tế của từng nhà máy điện
như: công suất, hiệu suất, hệ số công suât cos φ, khả năng điều chỉnh.
1.1 – NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN:
Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà máy
điện.
1.1.1 – Hệ thống điện:

Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp
110kV bằng 0,85. Vì vậy cần có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi
công suất giữa hai 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 nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do HT 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.
1.1.2 – Nhà máy nhiệt điện:
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có 3 tổ máy phát. Mỗi máy phát có công suất định mức
P
đm
= 100MW, cosφ = 0,85, U
đm
= 10,5 kV. Như vậy tổng công suất định mức của NĐ
bằng: 3×100 = 300 (MV).
Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất của các nhà máy
nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%). Đồng thời công suất tự dùng của NĐ
thường chiếm khoảng 6 ÷ 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 nhà máy NĐ thường bằng 80 ÷ 90% P
đm
. Khi thiết
kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85%P
đm
, nghĩa là:

P
kt
= 85%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
=
100
85
× 3 × 100 = 255 MW
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến dùng 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
=
100
85
× 2× 100 = 170 MW
Khi sự cố ngừng 1 máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100%P
đm
, như vậy:
P
F
= 2 × 100 = 200 MW
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
4

Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
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 hộ phụ tải đều là hộ loại I và
có hệ số cosφ = 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 biến áp bằng 10kV. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại. Các phụ tải hầu hết
đều phân bố tập trung xung quanh các nguồn điện. Một phần phụ tải nhận công suất từ
nhà máy nhiệt điện, phần còn lại nhận từ thanh góp 110kV của hệ thống.
Kết quả tính giá trị công suất của phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu như
bảng sau:
Bảng 1.1: Thông số của các phụ tải
Hộ
tiêu thụ
S
max
= P
max
+ jQ
max
S
max
S
min
= P
min
+ jQ
min

S
min
(MVA) (MVA) (MVA) (MVA)
1 37,5 + j18 41,60 26,25 + j12,60 29,12
2 36,5 + j17,52 40,49 25.55 + j12,26 28,34
3 37,5 + j18 41,60 26,25 + j12,60 29,12
4 49,5 + j23,76 54,91 34,65 + j16,63 38,43
5 37,5 + j18 41,60 26,25 + j12,60 29,12
6 40,5 + j19,44 44,92 28,35 + j13,61 31,45
7 35,5 + j17,04 39,38 24,85 + j11,93 27,57
8 50,5 + j24,24 56,02 35,35 + j16,97 39,21
9 38,5 + j18,48 42,71 26,95 + j12,94 29,90
Tổng 363,5 + j174,48
CHƯƠNG 2
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ PHẢN KHÁNG
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
5
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp 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 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
điện cần phải phát công suất bằng với 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 giữa 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
td
+ P
dt
Trong đó:
• P
NĐ
: Tổng công suất do nhà máy điện phát ra.
• P
HT
: Công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
• M : Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m = 1)
• : Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy
= 5% .
• P
td
: Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng10% tổng
công suất đặt của nhà máy.
• P
dt
: Công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy P
dt

= 10%
, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng 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, cho
nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là P
dt
= 0.
• P
tt
: Công suất tiêu thụ trong mạng điện.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1
= 363,5 MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
= 5% = 5% × 363,5 = 18,175 MW
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
6
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
P
td
= 10%P
đm
= 10% × 300 = 30 MW
Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị bằng:
P
tt
= 363,5 + 18,175 + 30 = 411,675 MW
Trong mục 1.1 đã tính được tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế:
P
NĐ
= P

kt
= 255 MW
Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ
tải:
P
HT
= P
tt
– P
NĐ
= 411,675 – 255 = 156,675 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 công suất tác dụng là nút cân bằng công suất.
Để thuận tiện khi tính, nút cơ sở về điện áp thường được chọn trùng với nút cân
bằng công suất.
Cân bằng công suất trong hệ thống điện trước hết là xem khả năng cung cấp điện và
tiêu thụ trong hệ thống có cân bằng không. Sau đó sơ bộ định hướng phương thức vận
hành cho từng nhà máy điện trong các chế độ vận hành lúc phụ tải cực đại, cực tiểu hay
sự cố dựa vào khả năng cung cấp điện của từng nguồn điện. Cân bằng công suất chính là
nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống điện.
Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số ổn định trong hệ thống. Để giữ
được điện áp bình thường ta cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói
chung và khu vực nói riêng. Mặt khác sự thay đổi điện áp cũng ảnh hưởng tới sự thay đổi
tần số và ngược lại.
2.2 – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi 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 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 điện áp trong mạch 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
F
+ Q
HT
= Q
tt
= m + - + + Q
td
+Q
dt
(*)
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
7
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
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.
• : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường
dây trong mạng điện.
• : Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,
khi tính sơ bộ lấy = .
• : Tổng tổn thất công suất trong các trạm biến áp, trong tính toán sơ bộ
lấy = 15%
• Q
td
: Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện(
). Lấy 0,75%.
• 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 ở phần bên phải của phương trình (*).
Đối với mạng điện thiết kế, công suất P
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Q
dt
= 0.
Như vậy tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:
Q
F
= P
F
255 × 0,62 = 158,1 MVAr
Công suất phản kháng do HT cung cấp bằng:
Q
HT

= P
HT
156,675 × 0,62 = 97,14 MVAr
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định
theo bảng 1.2 bằng:
174,48 MVAr
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
0,15 × 174,48 = 26,172 MVAr
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà may điện có giá trị bằng:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
8
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Q
td
= P
td

Đối với 0,75 thì . Do đó:
Q
td
= 30 × 0,88 = 26,4 MVAr
Như vậy, tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện bằng:
Q
tt
= 174,48 + 26,172 + 26,4 = 227,052 MVAr
Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:
Q
F
+ Q
HT

= 158,1 + 97,14 = 255,24 MVAr
Từ các kết quả tính toán ở trên nhận thấy các nguồn có khả năng phát ra công suất
phản kháng lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản
kháng trong mạng điện thiết kế.
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
9
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Chương 3
XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Phương án cung cấp điện được lựa chọn có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh
tế - kỹ thuật của hệ thống. Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý phải thỏa
mãn các yêu cầu sau:
• Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật.
• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
• Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế.
• Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.
• An toàn cho người và thiết bị.
• Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải.
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 an toàn
trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới.
Dựa vào việc phân tích nguồn và phụ tải ở chương 1 ta thấy:
Các phụ tải phân bố tập trung gần 2 nguôn và đều là các hộ loại I có yêu cầu cung
cấp điện rất cao. Do đó phải sử dụng lộ đường dây mạch kép hoặc mạch vòng để cung cấp
điện cho phụ tải.
Các phụ tải 3, 4, 5, 6, 7 phân bố gần nhà máy nhiệt điện do đó sẽ lấy điện từ nhà
máy. Các phụ tải 1, 2, 8, 9 phân bố gần hệ thống có công suất vô cùng lớn nênn sẽ nhận
điện từ thanh góp 110kV của hệ thống.

Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chế độ vận hành linh hoạt giữa hệ thống và
nhà máy nhiệt điện ta sẽ sử dụng 1 đường dây liên lạc giữa chúng. Đường dây liên lạc này
sử dụng mạch kép.
Khi dự kiến các phương án nối dây phải dựa trên các ưu khuyết điểm của một số sơ
đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng.
Từ vị trí tương quan giữa các phụ tải với nhau, giữa các phụ tải với nguồn và các
nhận xét ở trên ta vạch ra 5 phương án như sau:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
10
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Phương án 1
Phương án 2
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
11
N§
HT
S
7
= 35,5+ j17,04
S
7
= 38+j18,24
S
6
= 40,5+ j19,44
S
3
= 37,5+ j18 S
2
= 36,5+ j17,52

S
4
= 49,5+ j23,76
S
9
=38,5+j18,48
S
5
= 37,5+ j18
S
1
= 37,5+ j18
S
8
= 50,5+ j24,24
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Phương án 3:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
12
N§
HT
S
7
= 35,5+ j17,04
S
6
= 40,5+ j19,44
S
2
= 36,5+ j17,52

S
4
= 49,5+ j23,76
S
8
= 50,5+ j24,24
S
5
= 37,5+ j18
S
1
= 37,5+ j18
S
3
= 37,5+ j18
S
9
= 38,5+ j18,48
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Phương án 4:
Phương án 5:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
13
N§
HT
S
7
= 35,5+ j17,04
S
7

= 38+j18,24
S
6
= 40,5+ j19,44
S
3
= 37,5+ j18 S
2
= 36,5+ j17,52
S
4
= 49,5+ j23,76
S
8
= 50,5+ j24,24
S
9
=38,5+j18,
48
S
5
= 37,5+ j18
S
1
= 37,5+ j18
N§
HT
S
7
= 35,5+ j17,04

S
7
= 38+j18,24
S
6
= 40,5+ j19,44
S
3
= 37,5+ j18
S
2
= 36,5+ j17,52
S
4
= 49,5+ j23,76
S
8
= 50,5+ j24,24
S
5
= 37,5+ j18
S
1
= 37,5+ j18
S
9
= 38,5+ j18,48
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Ngoài 5 phương án trên,chúng ta còn có phương án nối dây khác(đề xuất):
Phương án đề xuất(phương án 6):

Phương án đề xuất trên chúng ta có thể thấy phụ tải có sự xuất hiện của các hộ tiêu
thụ loại III,dòng công suất mạch vòng HT-8-9-HT.
Trên cơ sở phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp(HT,NĐ) và các phụ
tải(1,2,3,4,5,6,7,8,9) cũng như vị trí của chúng,chúng ta có được 5 phương án được dự
kiến và 1 phương án đề xuất(phương án 6).Sau đây chúng ta sẽ đi phân tích các phương
án:1,2,3,4,5 ,6 để có thể biết được tiết diện của dây dẫn mà mỗi dự án sử dụng,tính kinh
tế-kĩ thuật của mỗi phương án,và đưa ra phương án tối ưu.
3.2 – So sánh các phương án về mặt kỹ thuật
3.2.1 – Phương án 1:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
14
N§
HT
S
7
= 35,5+ j17,04
S
7
= 38+j18,24
S
6
= ,5+ j19,44
S
3
= 37,5+ j18
S
2
= 36,5+ j17,52
S
4

= 49,5+ j23,76
S
8
= 50,5+ j24,24
S
5
= 37,5+ j18
S
1
= 37,5+ j18
S
9
= 38,5+ j18,48
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
1) Chọn điện áp mạng điện thiết kế:
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật, cũng như 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 với nhau và khoảng cách từ các phụ tải đến nguồn.
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 và theo chiều dài từ nguồn tới phụ tải.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây qua công thức sau:
U
i
= 4,34 ×
Trong đó:
• U
i
: điện áp của đường dây thứ i (kV).

• l
i
: chiều dài của đoạn đường dây thứ i (km).
• P
i
: công suất tác dụng truyền tải trên đoạn đường dây thứ I (MW).
Nếu điện áp tính toán nằm trong khoảng: 70kV < U < 150kV thì ta sẽ chọn điện áp
định mức của mạng là 110kV.
Thông số của các phụ tải được cho như sau:
Bảng 3.1.1
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
15
N§
HT
S
7
= 35,5+ j17,04
S
7
= 38+j18,24
S
6
= 40,5+ j19,44
S
3
= 37,5+ j18 S
2
= 36,5+ j17,52
S
4

= 49,5+ j23,76
S
8
= 50,5+ j24,24
S
9
= 38,5+ j18,48
S
5
= 37,5+ j18
S
1
= 37,5+ j18
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Các số liệu
Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
P
max
(MW) 37,5 36,5 37,5 49,5 37,5 40,5 35,5 50,5 38,5
Q
max
(MVAr) 18 17,52 18 23,76 18 19,44 17,04 24,24 18,48
S
max
(MVA) 41,6 40,49 41,6 54,91 41,6 44,92 39,38 56,02 42,71
Phương án 1 là mạng hình tia nên công suất truyền tải trên các lộ nối từ nguồn đến
phụ tải tương ứng chính là các P
i
. Với đoạn đến phụ tải 7 sẽ được tính như sau:

Xét đoạn liên lạc NĐ-7-HT:
P
NĐ
= P
kt
– P
td
– P
N
– ΔP
N
Trong đó:
• P
NĐ
: 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
5
+ P
6

).
• ΔP: tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp (ΔP
N
=
5% P
N
).
Theo kết quả tính toán trong phần 2.1, ta có:
P
kt
= 255MW; P
td
= 30MW.
Từ sơ đồ mạng điện của phương án 1, ta có:
P
N
= P
3
+ P
4
+ P
5
+ P
6
= 37, 5 + 49,5 + 37,5 +40,5 = 165 MW
ΔP
N
= 5%P
N
= 5% × 165 = 8,25 MW

Do đó:
P
NĐ-7
= 255 – (30 + 165 + 7,4) = 52,6 MW
Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-7 tính gần đúng như sau:
Q
NĐ-7
= P
NĐ-7
× tgφ
7
= 52,6
×
0,48 = 25,248 MVAr
Như vậy:
S
NĐ-7
= 52,6 + j25,248 MVA
Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây HT-7 bằng:
S
HT-7
= S
7
- S
NĐ-7
= 35,5 +j17,04 - 52,6 – j25,248 = -17,1 –j8,208 MVA
Vì P = -17,1 MW <0 ,Q = -8,208 MVAr<0, do đó nhà máy điện phải cung cấp
công suất tác dụng và công suất phản kháng cho hệ thống với giá trị là:
S
7-HT

= 17,1+ j8,208 MVA
Điện áp trên đoạn đường dây NĐ-7 bằng:
U
NĐ-7
= 4,34 ×
6,691623,41 ×+
= 147,49kV
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
16
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Đối với đường dây 7-HT:
U
7-HT
= 4,34 ×
6,311650 ×+
= 102,3 kV
Đối với đoạn đường dây HT-1:
U
HT-1
= 4,34 ×
501631,58 ×+
= 127,14 kV
Tính điện áp các đoạn đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
đường dây trên.
Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 cho trên bảng
3.1.2:
Bảng 3.1.2
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 Uđm (kV)
HT-1 50 + j24 58,31 127,14
110
HT-2 38 + j18,24 60,83 112,23
HT-8 49 + j23,52 50,99 125,41
HT-9 40 + j19,2 50,00 114
7-HT 31,6 + j15,17 50,00 102,3
NĐ-3 38 + j18,24 53,85 116,65
NĐ-4 36 + j17,28 63,25 109,73
NĐ-5 38 + j18,24 53,85 116,65
NĐ-6 36 + j17,28 63,25 109,73
NĐ-7 69,6 + j33,.41 41,23 147,49
Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp điện
áp 110kV, nên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện cần thiết là 110kV.
2) Chọn tiết diện dây dẫn:
Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các dây trên không. Các dây dẫn
được sử dụng là các dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên
các cột betong ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây đi qua. Đối với đường dây
110kV khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (D
tb
= 5m).

Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được
tính theo công thức:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
17
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
I
max
= (A)
Trong đó:
• n: số mạch của đường dây (đường dây của mạch kép thì n = 2).
• U
đm
: điện áp định mức của mạng điện (U
đm
= 110kV).
• S
imax
: công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i ở chế độ phụ tải
cực đại.
• Cosφ
i
: hệ số công suất của phụ tải thứ i.
• P
imax
: công suất tác dụng trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực
đại.
Đối với mạng điện khu vực các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của
dòng điện, nghĩa là:
F
tt

= (mm
2
)
Trong đó:
• I
imax
: 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 = 5000h thì
J
kt
= 1,1 (A/mm
2
).
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện
tiêu chuẩn và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của đường dây
và phát nóng day dẫn trong các chế độ sự cố.
Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép
cần phải có tiết diện F ≥ 70mm
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 sự cố cần phải
có điều kiện sau:

I
sc
≤ I
cp
I
sc
: dòng điện chạy trên đường trong chế độ sự cố.
I
cp
: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
18
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Dựa vào các công thức và các thông số ở trên ta lựa chọn tiết diện dây dẫn cho
mạng như sau:
a) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-1:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
A
Un
S
I
dm
HT
54,145.
110.3.2
55460
10.
.3.
3
max

1
===
−
Tiết diện dây dẫn:
3,132
1,1
54,145
.
1
1
===
−
−
J
I
Kt
HT
HT
F
mm
2

Chọn dây dẫn AC-150 có I
cp
=445 A
b) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-2:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại

A
Un

S
I
dm
HT
61,110.
110.3.2
42150
10.
.3.
3
max
2
===
−
Tiết diện dây dẫn:

55,100
1,1
61,110
.
2
2
===
−
−
J
I
Kt
HT
HT

F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
=380 A
c) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-8:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại

A
Un
S
I
dm
HT
63,142.
110.3.2
54350
10.
.3.
3
max
8
===
−
Tiết diện dây dẫn:


66,129
1,1

63,142
.
8
8
===
−
−
J
I
Kt
HT
HT
F
mm
2

Chọn dây dẫn AC- 150có I
cp
=445 A
d) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-9:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại

A
Un
S
I
dm
HT
44,116.
110.3.2

44370
10.
.3.
3
max
9
===
−

Tiết diện dây dẫn:

86,105
1,1
44,116
.
9
9
===
−
−
J
I
Kt
HT
HT
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp

=380 A
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
19
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
e) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 7-HT:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

A
Un
S
I
dm
HT
92.
110.3.2
6,35052
10.
.3.
3
max
7
===
−
Tiết diện dây dẫn:
84
1,1
92
.
7
7

===
−
−
J
I
Kt
HT
HT
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-95 có I
cp
=330 A
f) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-3:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
A
Un
S
I
dm
NĐ
61,110.
110.3.2
42150
10.
.3.
3
max
3

===
−
Tiết diện dây dẫn:
55,100
1,1
61,110
.
3
3
===
−
−
J
I
Kt
NĐ
NĐ
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
=380 A
g) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-4:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
A
Un
S
I
dm

NĐ
78,104.
110.3.2
39930
10.
.3.
3
max
4
===
−
Tiết diện dây dẫn:
2627,95
1,1
78,104
.
4
4
===
−
−
J
I
Kt
NĐ
NĐ
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-95 có I

cp
=330 A
h) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-5:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
A
Un
S
I
dm
NĐ
61,110.
110.3.2
42150
10.
.3.
3
max
5
===
−
Tiết diện dây dẫn:
559,100
1,1
61,110
.
5
5
===
−
−

J
I
Kt
NĐ
NĐ
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 I
cp
=380A
i) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-6:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
20
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
A
Un
S
I
dm
NĐ
79,104.
110.3.2
39930
10.
.3.
3
max
6

===
−
Tiết diện dây dẫn:
26,95
1,1
79,104
.
6
6
===
−
−
J
I
Kt
NĐ
NĐ
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-95 I
cp
=330A
j) Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-7:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
A
Un
S
I
dm

NĐ
6,202.
110.3.2
5,77203
10.
.3.
3
max
7
===
−
Tiết diện dây dẫn:
18,184
1,1
6,202
.
7
7
===
−
−
J
I
Kt
NĐ
NĐ
F
mm
2
Chọn dây dẫn AC-185có I

cp
=510
* Sau khi chọn tiết diện dây dẫn cần kiếm tra dòng điện chạy trên đường dây
trong các chế độ sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-7-HT sự cố có thể xảy ra
trong hai trường hợp sau:
- Ngừng một mạch đường dây.
- Ngừng một tổ máy phát điện.
Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch của đường dây
bằng:
I
SC
=2 I
NĐ-7
=2 215=430 A
Như vậy : I
SC
I
CP
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì hai máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất.
Do đó tổng công suất phát của NĐ bằng:
P = 2 = 200 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:
P
td
= 0.10 200 = 20 MW
Công suất chạy trên đường dây bằng :
P
NĐ-7
= P
F

– P
td
– P
N
- P
N
= 200 – 20 – 148 – 7,4 = 24,6 MW
Như vậy trong chế độ sự cố nhà máy điện còn cung cấp cho hệ thống 24,6 MW.
Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau:
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
21
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Q
NĐ-7
= P
NĐ-7
tgφ =24,6 = 15,252 MVAr
Do đó :
S
NĐ-7
= 24,6 +j 15,252 MW
Dòng công suất từ hệ thống truyền vào đường dây 7-HT bằng:
Do S
7-HT
=-13,4-j2,988 MVA
=> Dòng công suất hệ thống truyền vào đường dây HT-7 bằng:
S
HT-7
= S
7

- S
NĐ-7
= 38 + j18,24– (24,6 + j 15,252)= 13,4 + j2,988 MVA
Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-7 bằng:
I
1NĐ-7SC
=
11032
252,156,24
22
××
+
=75,96 A
Các kết quả tính toán cho thấy rằng:
I
NĐ-7SC
I
CP
Đối với đường dây 7-HT khi ngừng một mạch đường dây,dòng điện chạy trên
mạch còn lại có giá trị bằng:
I
1HT-7SC
= 2 106 = 212 A
Như vậy : I
1HT-7SC
I
CP
Trường hợp ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây bằng:
I
2HT-7SC

=
11032
988,24,13
22
××
+
= 36,02 A
Có thể nhận thấy rằng:
I
2HT-7SC
I
CP
* Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn cần xác định các thông số đơn vị
của đường dây là r
0
, x
0
, b
0
và tiến hành các thông số tập trung R,X, trong sơ đồ thay
thế hình của các đường dây theo công thức sau:
R r
0
L; X = x
0
L; = b
0

Trong đó:
n : số mạch đường dây (đường dây có hai mạch thì n = 2).

Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
22
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện như bảng
3.1.3.
3)Tính tổn thất điện áp của phương án 1
Chất lượng 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 mạng điện 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 của mạng điện thứ cấp.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các mạng 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
btmax
% = (10 ÷ 15) %
∆U
SCmax
% = (15 ÷ 20) %
Nếu dùng máy biến áp điều áp dưới tải thì điều kiện là:
∆U
btmax
% = 20 %
∆U
SCmax
% = 25 %
Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện năng

theo các giá trị tổn thất điện áp.
Tổn thất điện áp trên các lộ đường dây được tính như sau:
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
Tính tổn thất điện áp cực đại ∆U
max
lúc bình thường (nghĩa là tính tổn thất điện áp
từ nguồn đến phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại) và tính ∆U
max
lúc sự cố nặng nề nhất.
a) Tính tổn thất điện áp khi các phụ tải làm việc bình thường
Áp dụng công thức tính tổn thất điện áp đường dây, ta có:
Đối với đoạn HT-1:
%933,4%100
110
12,1224122,650
%
2
=×
×+×
=∆

i
U
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
23
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
Các đoạn đường dây HT-2, HT-8, HT-9, 7-HT, NĐ-3, NĐ-4, NĐ-5, NĐ-6 và NĐ-7
được tính tương tự như trên. Kết quả tính được ghi trong bảng 3.1.4:
ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 7-HT NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-7
∆U
bt
% 4,933 4,519 4,233 3,91 3,5 4 5,04 4 5,04 4,34
Vậy trong chế độ bình thường tổn thất điện áp lớn nhất là:
∆U
btmax
% = 5,04 %
b) Tổn thất điện áp khi sự cố nguy hiểm nhất
* Khi ngừng một máy phát, công suất lấy từ hệ thống về là:
S
HT-7
= 13,4 + j2,988 MVA
Khi đó tổn thất điện áp là:

×
×+×
=∆
−
2
7
110
58,10988,275,64,13

%
SCMFHT
U
100=1 %
* Sự cố nguy hiểm nhất là khi đứt 1 trong 2 mạch đường dây, khi đó dây dẫn còn
lại sẽ phải tải lượng công suất gấp đôi, do vậy tổn thất điện áp ở các mạch cũng sẽ tăng
gấp đôi.
Áp dụng công thức: ∆USC% = 2 × ∆Ubt%
Ta có bảng tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố của phương án 1 như
bảng 3.1.5:
ĐD HT-1 HT-2 HT-8 HT-9 7-HT NĐ-3 NĐ-4 NĐ-5 NĐ-6 NĐ-7
∆U
bt
%
4,933 4,519 4,233 3,91 3,5 4 5,04 4 5,04 4,34
∆U
SC
%
9,87 9,04 8,47 7,82 7,0 8 10,08 8 10,08 8,68
Từ bảng kết quả trên ta có :
∆U
btmax
% = 5,04 %
∆U
SCmax
% = 10,08 %
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL.
24
Đồ án môn học: Hệ thống cung cấp điện
BẢNG 3.1.3 THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN

(Phương án 1)
Sinh viên: Đào Thị Hồng-Lớp :Đ6-QLNL. 25
Đường
dây
Công suất
truyền tải S
(MVA)
I
bt
(A)
F
tt
(mm
2
)
F
tc
(mm
2
)
I
cp
(A)
Loại dây
I
sc
(A)
l
(km)
r

0
(Ω/km)
x
0
(Ω/km)
b
0
.10
-6
(S/km)
R
(Ω)
X
(Ω)
B/2 .10
-6
(S)
HT-1 50 + j24 145,54 132,50 150 445 AC-150 291,1 58,31 0,21 0,416 2,74 6,12 12,12 159,77
HT-2 38 + j18,24 110,61 100,55 120 380 AC-120 221,2 60,83 0,27 0,423 2,69 8,21 12,87 163,63
HT-8 49 + j23,52 142,63 129,66 150 445 AC-150 285,3 50,99 0,21 0,416 2,74 5,35 10,6 139,71
HT-9 40 + j19,20 116,44 105,86 120 380 AC-120 232,9 50,00 0,27 0,423 2,69 6,75 10,58 134,50
7-HT 31,6 + j15,17 92,00 84,00 95 330 AC-95 188 50,00 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 132,5
NĐ-3 38 + j18,24 110,61 100,55 120 380 AC-120 221,2 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 144,86
NĐ-4 36 + j17,28 104,78 95,267 95 330 AC-95 209,6 63,25 0,33 0,429 2,65 10,44 13,57 167,61
NĐ-5 38 + j18,24 110,61 100,55 120 380 AC-120 221,2 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 144,86
NĐ-6 36 + j17,28 104,78 95,26 95 330 AC-95 209,6 63,25 0,33 0,429 2,65 10,44 13,57 167,61
NĐ-7 69,6+ j33,41 202,6 184,18 185 510 AC-185 405,2 41,23 0,17 0,409 2,82 3,5 8,43 116,27