thiết kế lưới điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện, cung cấp điện cho 9 phụ tải và tính toán thiết kế đường dây trung áp 22 kV

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Trờng đại học bách khoa hà nội
Khoa điện
Bộ môn hệ thống điện
Đồ án tốt
nghiệp
Đề Tài:
Phần 1: Thiết
kế lới điện khu
vực
Phần 2: Thiết kế đờng dây trung áp 22 kV
Giáo viên hớng dẫn: TS. Nguyễn lân tráng
Giáo viên phản biện: Nguyễn Hoàng Việt
Sinh viên thực hiện: Nguyễn HảI đăng
Lớp : htđ1 - k47
hà nội , 5 - 2007
Lời nói đầu

Trong s nghip cụng nghip hoỏ - hin i hoỏ t nc, cụng nghip
in lc gi vai trũ c bit quan trng, bi vỡ in nng l ngun nng
lng c dựng rng rói nht trong cỏc nghnh kinh t quục dõn.
ỏp ng c nhu cu cung cp in ngy cng nhiu v khụng
ngng ca t nc, ca in nng thỡ cụng tỏc quy hoch v thit k mng
li in ang l vn cn quan tõm ca ngnh in núi riờng v c nc
núi chung.
ỏn tt nghip Thit k mng li in giỳp sinh viờn ỏp dng c
nhng kin thc ó hc thc hin c nhng cụng vic ú. Tuy l trờn
lý thuyt nhng ó phn no giỳp cho sinh viờn hiu c hn thc t ng
thi cú nhng khỏi nim c bn trong cụng vic quy hoch v thit k mng
li in v cng l bc u tiờn tp dut cú nhng kinh nghim, cng
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
c li kin thc cho cụng vic sau ny. Vic thit k mng li in phi t
uc nhng yờu cu v k thut ng thi gim ti a vn u t l yờu cu
quan trng i vi mi sinh viờn lm thit k.
Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế l-
ới điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện, cung cấp điện cho 9 phụ tải.
Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán thiết kế đờng dây trung áp 22 kV.
Nhờ sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và bạn bè nên em đã hoàn thành
đồ án này. Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhng 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 đợc các ý kiến đánh giá, chỉ bảo của các thầy cô để em đợc mở rộng,
nâng cao kiến thức.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hệ
Thống Điện, đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyn Lõn Trỏng đã tận tình giúp
đỡ em trong thời gian vừa qua. Em rất mong muốn sẽ tiếp tục nhận đợc sự
giúp đỡ của các thầy cô trong suốt quá trình công tác sau này.
Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2007
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hải Đăng
Mục lục
Phần 1: Thiết kế lới điện khu vực
Chơng 1: Phân tích nguồn và phụ tải 1
1.1 các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải 1
1.2 Phân tích nguồn và phụ tải 2
Chơng 2: Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc
của 2 nhà máy 3
2.1 Cân bằng công suất tác dụng 3
2.2 Cân bằng công suất phản kháng 4
2.3 Sơ bộ xác định phơng thức vận hành cho 2 nhà máy 5

Chơng 3: Lựa chọn điện áp 7
3.1 Nguyên tắc lựa chọn 7
3.2 Chọn điện áp vận hành 7
Chơng 4: Các phơng án nối dây của mạng điện 8
4.1 Những yêu cầu chính đối với mạng điện 8
4.2 Lựa chọn dây dẫn 8
4.3 Phân vùng cung cấp điện 10
4.4 Tính toán so sánh kỹ thuật các phơng án 10
4.4.1 Phơng án 1 14
4.4.2 Phơng án 2 22
4.4.3 Phơng án 3 26
4.4.4 Phơng án 4 31
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
4.4.5 Phơng án 5 38
Chơng 5: So sánh các phơng án về mặt kinh tế 45
5.1 Phơng án 1 46
5.2 Phơng án 2 48
5.3 Phơng án 3 49
Chơng 6: Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính 51
6.1 Chọn máy biến áp 51
6.2 Chọn sơ đồ nối điện 56
Chơng 7: Tính toán chính xác các chế độ và cân bằng công suất 63
7.1 Chế độ phụ tải cực đại 63
7.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 86
7.3 Chế độ sau sự cố 96
Chơng 8: Tính toán điện áp tại các nút và lựa chọn phơng thức
điều chỉnh điện áp trong mạng điện 106
8.1 Xác định điện áp tại các nút 106
8.2 Lựa chọn phơng án điều chỉnh điện áp 119

Chơng 9: Tính toán giá thành tải điện 133
9.1 Tính toán tổn thất điện năng 133
9.2 Vốn đầu t của mạng điện 134
9.3 Tính toán giá thành tải điện 135
9.4 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện 136
Phần 2: Thiết kế đờng dây trung áp 22 kV
Chơng 10: Thiết kế đờng dây trung áp 22 kV 138
10.1 Sơ đồ địa lý thiết kế đờng dây 138
10.2 Các số liệu phục vụ tính toán 138
10.3 Lựa chọn và tính toán các phần tử trên đờng dây 140
10.4 Lập dự toán toàn tuyến đờng dây 150
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
PHầN 1: THIếT Kế lới điện khu vực
Ch ơng 1: Phân tích nguồn và phụ tải
1.1 Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải
1) Sơ đồ địa lí
Hình 1.1: Sơ đồ địa lý của mạng điện
Error! Not a valid link.
2) Những số liệu về nguồn cung cấp
Hệ thống điện gồm 2 nhà máy nhiệt điện. Tất cả các tổ máy có cùng
công suất.
a) Nhà máy 1:
- Công suất đặt: P
1
= 6x50 = 300 MW
- Hệ số công suất: Cos = 0,85
- Điện áp định mức: U
đm
= 10,5 kV

b) Nhà máy 2:
- Công suất đặt: P
2
= 4x50 = 200 MW
- Hệ số công suất: Cos = 0,85
- Điện áp định mức: U
đm
= 10,5 kV
3) Những số liệu về phụ tải
Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải. Gồm có 8 phụ tải loại I và 1
phụ tải loại III, có hệ số cos không hoàn toàn giống nhau. Thời gian sử
dụng phụ tải cực đại T
max
= 4900 h. Các phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện
áp là thờng và khác thờng. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp là 22
kV. Phụ tải cực tiểu bằng 50% 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.
Bảng 1.1: Giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ
Phụ tải
Số liệu
1 2 3 4 5 6 7 8 9
P
max
(MW) 36 42 38 40 38 32 36 32 32
P
min
(MW) 18 21 19 20 19 16 18 16 16
Cos
0,92 0,90 0,90 0,95 0,90 0,92 0,90 0,90 0,90

Q
max
(MVAr) 15,34 20,34 18,4 13,15 18,4 13,63 17,44 15,5 15,5
Q
min
(MVAr) 7,67 10,17 9,2 6,58 9,2 6,82 8,72 7,75 7,75
S
max
(MVA) 39,13 46,67 42,2 42,1 42,2 34,78 40 35,6 35,6
S
min
(MVA) 19,57 23,34 21,1 21,05 21,1 17,39 20 17,8 17,8
Loại hộ phụ
tải
I I I I I I I I III
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Yêu cầu ĐC
điện áp
KT T T KT T T KT T T
Điện áp thứ
cấp (kV)
22 22 22 22 22 22 22 22 22
1.2 Phân tích nguồn và phụ tải
Từ những số liệu trên có thể rút ra các nhận xét sau:
- Hệ thống gồm 2 nhà máy nhiệt điện: nhà máy 1 có 6 tổ máy công suất bằng
nhau, nhà máy 2 có 4 tổ máy công suất bằng nhau.
- Việc phân bố phụ tải trên sơ đồ địa lý là khá hợp lý. Nhà máy 1 có công
suất lớn hơn sẽ cấp điện cho số đông phụ tải hơn.
- Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải xa nhất: 80,62 km (NĐ1-6)

- Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải gần nhất: 58,31 km (NĐ2-8)
- khoảng cách giữa 2 nhà máy nhiệt điện là: 150 km
- Tổng công suất các nguồn là: 500 MW
- Tổng công suất các phụ tải là: 326 MW
- Hầu hết các hộ phụ tải là hộ loại I, riêng có phụ tải 9 là loại III
- Khi thiết kế mạng điện cần đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu đã
đề ra, đảm bảo về mặt kỹ thuật với yêu cầu tối u về kinh tế.
Ch ơng 2: Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ
làm việc của hai nhà máy
2.1 Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm quan trọng của quá trình sản xuất điện năng là sản xuất,
truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng trong hệ thống điện đợc tiến hành
đồng thời, do không thể tích luỹ điện năng sản xuất thành số lợng có thể lu
trữ. Tại mỗi thời điểm luôn có sự cân bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện
năng tiêu thụ, điều đó cũng có nghĩa là tại mỗi thời điểm cần phải có sự cân
bằng giữa công suất tác dụng và phản kháng phát ra với công suất tác dụng
và phản kháng tiêu thụ. Nếu sự cân bằng trên bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất l-
ợng điện năng bị giảm, dẫn đến giảm chất lợng của sản phẩm hoặc có thể
làm tan rã hệ thống.
Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan với tần số của dòng điện
xoay chiều. Tần số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất tác
dụng trong hệ thống bị phá vỡ. Giảm công suất tác dụng phát ra dẫn đến
giảm tần số và ngợc lại, tăng công suất tác dụng phát ra dẫn đến tăng tần số.
Vì vậy tại mỗi thời điểm trong các chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà
máy điện trong hệ thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ
tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong hệ thống điện.
Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng đợc thực hiện trong chế độ phụ tải
cực đại của hệ thống.
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 thờng bằng (80 ữ 90)%
P
đm
. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80% P
đm
, nghĩa là:
P
f
= P
kt
= 80% P
đm
Phơng trình cân bằng:
dm pt md td dtr
P m P P P P= + + +

Trong đó:
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
+ P
đm
là tổng công suất tác dụng định mức của các nhà máy điện
Thay số vào ta có: P
đm
= 300 + 200 = 500 MW
+

pt
P

là tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ
Thay số vào ta có: m
pt
P
= 36+42+38+40+38+32+36+32+32 = 326 MW
m là hệ số đồng thời: lấy m = 1
+ P
mđ
là tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và máy biến áp lấy
khoảng 5% mP
pt

Thay số vào ta có: P
md
= 5% mP
pt
= 5%.326 = 16,3 MW
+ P
td
là tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện
Ta chọn: P
td
= 10%( mP
pt
+ P
md
)

Thay số vào ta có: P
td
= 10%(326 + 16,3) = 34,24 MW
+ P
dtr
là tổng công suất tác dụng dự trữ của của toàn hệ thống. P
dtr
đợc xác
định dựa vào biểu thức:
dtr dm pt md td
P P m P P P=

Thay số vào ta có:
P
dtr
= 500 - 326 - 16,3 - 34,24 = 123,46 MW
Nhận xét: - P
dtr
lớn hơn công suất của một tổ máy lớn nhất trong mạng điện
- P
dtr
chiếm 37,87% mP
pt
Nhà máy đảm bảo tốt khả năng
cung cấp công suất tác dụng.
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 với
công suất phản kháng.

Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ đối với điện áp. Phá hoại
sự cân bằng công suất phản kháng 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, ngợc lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện
áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lợng 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.
Phơng trình cân bằng công suất phản kháng:
dm b pt B L C td dtr
Q Q m Q Q Q Q Q Q+ = + + + +

Trong đó:
+ Q
đm
là tổng công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện
Với Cos = 0,85 ta có: tg = 0,62
Thay số vào ta có: Q
đm
= P
đm
. tg = 500.0,62 = 310 MVAr
+ Q
pt
là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải
Thay số vào ta có:
Q
pt
=15,34+20,34+18,4+13,15+18,4+13,63+17,44+15,5+15,5=147,7 MVAr
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện

+ Q
B
là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp
Có thể lấy: Q
B
= 15%Q
pt
Thay số vào ta có: Q
B
= 15%.147,7 = 22,16 MVAr
+ Q
L
là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đờng dây của mạng điện
+ Q
C
là tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây cao áp sinh
ra
Đối với bớc tính sơ bộ, với mạng điện 110 kV ta coi: Q
L
= Q
C
+ Q
td
là tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện:
.
td td td
Q P tg

=

Nếu chọn cos
td
= 0,75 thì tg
td
= 0,882
Thay số vào ta có:
Q
td
= 34,24.0,882 = 30,2 MVAr
+ Q
dtr
là tổng công suất phản kháng dự trữ của toàn hệ thống. Có thể lấy
Q
dtr
bằng công suất phản kháng của tổ máy lớn nhất trong hệ thống.
Ta có: Q
dtr
= 50.0,62 = 31 MVAr
Ta tính đợc:
b pt B L C td dtr dm
Q m Q Q Q Q Q Q Q= + + + +

= 147,7+22,16+30,2+31-310 = -78,94 MVAr
Nhận xét: Q
b
< 0 có nghĩa công suất phản kháng phát ra thừa để đáp ứng
công suất phản kháng của hệ thống nên không cần bù sơ bộ.
2.3 Sơ bộ xác định ph ơng thức vận hành cho hai nhà máy
1) Khi phụ tải cực đại
Nếu cha kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là:

yc pt md td
P P P P= + +

Thay số vào ta có:
P
yc
= 326+16,3+34,24 = 376,54 MW
Công suất nhà máy 1 lớn hơn công suất nhà máy 2. Để đảm bảo tính
kinh tế ta sẽ xét nhà máy 1 nhận phụ tải trớc.
Công suất nhà máy 1 phát lên lới là:
P
vh1
= P
f1
- P
td1
= 80%P
đm1
- 10%(80%P
đm1
)
= 0,80.300 - 0,1.0,80.300 = 216 MW
Nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận công suất phát lên lới:
P
f2
= P
yc
- P
f1
= 376,54 - 0,80.300 = 136,54 MW

Chiếm 68,27%P
đm2
nằm trong giới hạn công suất phát kinh tế của các tổ máy
nhiệt điện từ 60 - 80%P
đm
nên vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Trong đó lợng tự dùng là 10%P
f2
= 13,65 MW
2) Khi phụ tải cực tiểu
Nếu cha kể đến dự trữ thì tổng công suất yêu cầu của hệ thống là:
yc pt md td
P P P P= + +

Thay số vào ta có:
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
P
yc
= 376,54 : 2 = 188,27 MW
Khi phụ tải cực tiểu, mỗi nhà máy làm việc với một nửa số tổ máy hiện
có.
Công suất nhà máy 1 lớn hơn công suất nhà máy 2. Để đảm bảo tính
kinh tế ta sẽ xét nhà máy 1 nhận phụ tải trớc.
Công suất nhà máy 1 phát lên lới là:
P
vh1
= P
f1
- P

td1
= 80%P
đm1
- 10%(80%P
đm1
)
= 0,8.150 - 0,1.0,8.150 = 108 MW
Nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận công suất phát lên lới:
P
f2
= P
yc
- P
f1
= 188,27 - 0,8.150 = 68,27 MW
Chiếm 68,27%P
đm2
nằm trong giới hạn công suất phát kinh tế của các tổ máy
nhiệt điện từ 60 - 80%P
đm
nên vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Trong đó lợng tự dùng là 10%P
f2
= 6,83 MW
3) Trờng hợp sự cố
Giả sử sự cố một tổ máy lớn nhất nào đó. Cần tìm ra phơng án vận
hành hợp lý cho cả hai nhà máy.
Hai nhà máy có các tổ máy có công suất bằng nhau, chọn trờng hợp
một tổ máy ở nhà máy 1 ngừng hoạt động.
Nhà máy 1: 5x50 = 250 MW

Nhà máy 2: 4x50 = 200 MW
Nhà máy 1 có công suất lớn hơn nên để đảm bảo tính kinh tế ta sẽ xét
nhà máy 1 nhận phụ tải trớc
Công suất nhà máy 1 phát lên lới là:
P
vh1
= P
f1
- P
td1
= 90%P
đm1
- 10%(90%)P
đm1
= 0,9.250 - 0,1.0,9.250 = 202,5 MW
Nhà máy 2 sẽ còn phải đảm nhận công suất phát lên lới:
P
f2
= P
yc
- P
f1
= 376,54 - 202,5 = 174,04 MW chiếm 87,02%P
đm2
Trong đó lợng tự dùng là 10%P
f2
= 17,4 MW
Sau khi tính toán cho cả 3 trờng hợp trên ta lập đợc bảng tổng kết số
liệu sau.
Bảng 2.1: Phơng thức vận hành của hai nhà máy trong các chế độ

Chế
độ
NM
MAX
MIN Sự Cố
P
f
(MW) Số tổ
máy
làm
việc
P
f
(MW) Số tổ
máy
làm
việc
P
f
(MW) Số tổ
máy
làm
việc
1 80%(300)
=240
6 x 50 80%(150)
=120
3 x 50 90%(250)
=225
5 x 50

2 68,27%(200)
= 136,54
4 x 50 68,27%(100)
= 68,27
2 x 50 87,02%(200)
= 174,04
4 x 50
Ch ơng 3: Lựa chọn điện áp
3.1 Nguyên tắc lựa chọn
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hởng chủ yếu đến các chỉ tiêu
kinh tế-kỹ thuật, cũng nh các đặc trng kỹ thuật của mạng. Ví dụ, khi tăng
điện áp định mức, tổn thất công suất và điện năng sẽ giảm, nghĩa là giảm chi
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
phí vận hành, giảm tiết diện dây dẫn và chi phí về kim loại khi xây dựng
mạng điện, đồng thời tăng công suất giới hạn truyền tải trên đờng dây, đơn
giản hoá sự phát triển tơng lai của mạng điện, nhng tăng vốn đầu t để xây
dựng mạng điện. Mạng điện áp định mức nhỏ yêu cầu vốn đầu t không lớn,
nhng chi phí vận hành lớn vì tổn thất công suất và điện năng đều lớn, ngoài
ra khả năng truyền tải nhỏ. Vì vậy chọn đúng điện áp định mức của mạng
điện khi thiết kế cũng là một bài toán kinh tế - kỹ thuật.
Điện áp của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của các
phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp, vị trí tơng đối
giữa các phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện. Nh vậy chọn điện áp định mức
của mạng điện đợc xác định chủ yếu bằng các điều kiện kinh tế. Để chọn đ-
ợc điện áp tối u cần tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật các phơng án khác
nhau của điện áp mạng.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế đợc chọn đồng thời với sơ đồ
cung cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng có thể xác định theo công
suất truyền tải và khoảng cách truyền tải công suất trên mỗi đoạn đờng dây

trong mạng điện.
3.2 Chọn điện áp vận hành
Điện áp định mức có thể xác định sơ bộ theo công suất truyền tải đã
biết P (MW) và theo chiều dài đờng dây truyền tải l (km) với công thức Still:
4,34. 16
dm
U l P= +
Trong đó:
U: là điện áp vận hành (kV)
l: là khoảng cách chuyên tải (km)
P: là công suất chuyên tải trên đờng dây (MW)
Công thức này đợc áp dụng cho các đờng dây có chiều dài đến 220 km và
công suất truyền tải P 60 MW
Ch ơng 4: Các phơng án nối dây của mạng điện
Chọn phơng án tối u
4.1 Những yêu cầu chính đối với mạng điện
1) Cung cấp điện liên tục
- Hầu hết các phụ tải trong hệ thống là những phụ tải loại I.
- Đối với hộ tiêu thụ loại I là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu
nh ngừng cung cấp điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ
con ngời, gây thiệt hại nhiều về kinh tế, h hỏng thiết bị, làm hỏng hàng loạt
sản phẩm, rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp.
- Đối với hộ tiêu thụ loại 3 cho phép ngừng cung cấp điện trong thời
gian cần thiết để sửa chữa hay thay thế phần tử h hỏng nhng không quá một
ngày.
- Để thực hiện yêu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải loại I cần
đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đợc đóng tự
động.
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện

2) Đảm bảo chất lợng điện năng
- Chất lợng điện năng gồm chất lợng về tần số và điện áp xoay chiều
- Khi thiết kế mạng điện thờng giả thiết rằng hệ thống điện có đủ công
suất để cung cấp cho các phụ tải trong khu vực thiết kế. Vì vậy những vấn đề
duy trì tần số không cần xét.
- Do đó các chỉ tiêu chất lợng của điện năng là các giá trị của độ lệch
điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức của mạng điện thứ cấp.
Trong qúa trình chọn sơ bộ các phơng án cung cấp điện, có thể đánh giá chất
lợng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.
3) Đảm bảo tính linh hoạt cao
Hệ thống thiết kế phải có tính linh hoạt cao trong vận hành. Cần phải
có nhiều phơng thức vận hành hệ thống để khi với phơng thức này gặp sự cố
thì vận hành hệ thống theo phơng thức khác. Mục đích là đảm bảo tính liên
tục cung cấp điện cho phụ tải.
4) Đảm bảo an toàn
Trong vận hành hệ thống điện cần đảm bảo an toàn cho con ngời và
thiết bị điện.

4.2 Lựa chọn dây dẫn
Các dây dẫn trần đợc sử dụng cho các đờng dây trên không. Các dây
nhôm, dây nhôm lõi thép và dây hợp kim nhôm đợc dùng phổ biến nhất ở
các đờng dây trên không.
Các dây dẫn cần phải có điện trở suất nhỏ, đồng thời phải có độ bền cơ
tốt chống lại đợc các tác động của khí quyển và của các tạp chất hoá học
trong không khí, đặc biệt khi đờng dây đi qua vùng ven biển, hồ nớc mặn, và
khu công nghiệp hoá chất.
Các vật liệu để chế tạo dây dẫn là đồng, nhôm, thép và hợp kim của
nhôm (nhôm - magiê - silic). Đồng là vật liệu dẫn điện tốt nhất, sau đó là
nhôm và cuối cùng là thép.
1) Dây đồng

Đồng có điện trở suất nhỏ, ở nhiệt độ 20
0
C dây đồng kéo nguội có điện
trở suất = 18,8 .mm
2
/km. ứng suất kéo dây đồng phụ thuộc vào quá trình
công nghệ chế tạo. ứng suất kéo của dây đồng kéo nguội có thể đạt 38 - 40
kG/mm
2
. Bề mặt của các sợi dây đồng đợc bao bọc một lớp oxyt đồng, do đó
dây đồng có khả năng chống ăn mòn tốt. Nhng đồng là kim loại quý hiếm và
đắt tiền. Vì vậy các dây đồng chỉ đợc dùng trong các mạng đặc biệt (hầm
mỏ, khai thác quặng).
2) Dây nhôm
Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong thiên nhiên. Điện trở suất của
nhôm lớn hơn điện trở suất của đồng khoảng 1,6 lần. Điện trở suất của nhôm
= 31,5 .mm
2
/km ở nhiệt độ 20
0
C. Lớp oxýt bao bọc xung quanh dây
nhôm có tác dụng bảo vệ cho dây nhôm không bị ăn mòn trong khí quyển.
Nhợc điểm chủ yếu của dây nhôm là độ bền cơ tơng đối nhỏ. ứng suất kéo
của nhôm cán nguộichỉ đạt đợc khoảng 15 - 16 kG/mm
2
. Do đó ngời ta
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
không sản xuất dây nhôm trần một sợi. Dây nhôm nhiều sợi đợc dùng cho
các mạng phân phối điện áp đến 35 kV.

3) Dây nhôm lõi thép
Dây nhôm lõi thép có độ bền cơ rất tốt lớn hơn nhiều độ bền cơ của dây
nhôm. Đợc sử dụng phổ biến nhất ở các đờng dây trên không có điện áp từ
35 kV trở lên.
Dựa vào cấu trúc của dây dẫn có thể phân thành dây dẫn một sợi, dây
dẫn nhiều sợi và dây dẫn rỗng. Dây dẫn một sợi chỉ có một sợi dây tròn. Dây
dẫn nhiều sợi gồm có nhiều sợi dây tròn riêng biệt đờng kính từ 2- 4 mm, đ-
ợc xoắn với nhau theo từng lớp. Số lợng các sợi dây tăng khi tăng tiết diện
dây dẫn, đồng thời số lợng các sợi dây ở các lớp kế tiếp khác nhau 6 sợi.
Dây dẫn một sợi rẻ hơn dây dẫn nhiều sợi, nhng dây một sợi có độ bền
cơ thấp và không mềm dẻo nh dây nhiều sợi. Do đó trong thực tế ngời ta
không chế tạo dây nhôm trần một sợi. Trong các dây nhôm lõi thép những
sợi dây bên trong đợc chế tạo bằng thép tráng kẽm có ứng suất kéo khoảng
110 - 120 kG/mm
2
.
Bề mặt ngoài của dây là nhôm để dẫn điện còn bên trong là lõi thép để
tăng độ bền cơ của dây dẫn. Thay đổi tỷ số các tiết diện nhôm và thép cho
phép chế tạo dây nhôm lõi thép có độ bền lớn hay nhỏ, phù hợp với các điều
kiện vận hành của đờng dây.
4.3 Phân vùng cung cấp điện
Hình 4.1: Phân vùng cung cấp điện của mạng điện
Error! Not a valid link. Theo sơ đồ địa lý, có thể xét các phụ tải đợc phân ra các vùng
cung cấp điện lân cận các nhà máy điện:
Nhà máy 1: phụ tải 1,2,3,4,5
Nhà máy 2: phụ tải 7,8,9
Phụ tải 6 liên lạc giữa 2 nhà máy nhiệt điện.
4.4 Tính toán so sánh kĩ thuật các ph ơng án
Trong thiết kế hiện nay, để chọn đợc sơ đồ tối u của mạng điện ngời ta
sử dụng phơng pháp liệt kê nhiều phơng án. Từ các vị trí đã cho của các phụ

tải và các nguồn cung cấp, cần dự kiến một số phơng án khả thi và phơng án
tốt nhất sẽ chọn đợc trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phơng án đó.
Sau khi phân tích cẩn thận về đối tợng ta cần dự kiến khoảng 5 phơng án hợp
lý nhất. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức tạp
hơn đợc chọn trong trờng hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn những
yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
Những phơng án đợc lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là
những phơng án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của mạng điện là độ tin cậy và chất l-
ợng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi dự kiến sơ đồ của
mạng điện thiết kế, trớc 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 để
cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đờng dây hai mạch
hay mạch vòng. Hộ tiêu thụ loại III đợc cung cấp điện bằng đờng dây một
mạch.
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các
phụ tải cũng nh vị trí của chúng, có 5 phơng án đợc dự kiến nh sau:
Error! No topic specified.
Error! No topic specified.
Error! No topic specified.
Error! No topic specified.
Error! No topic specified.
4.4.1 Ph ơng án 1
Hình 4.2: Sơ đồ mạng điện của phơng án 1
Error! No topic specified.1) Chọn điện áp định mức của mạng điện
Điện áp định mức của mạng đợc tính theo công thức:
4,34. 16

dm
U l P= +
Tính điện áp định mức trên đờng dây NĐ1 - 6 - NĐ2:
+ Công suất tác dụng từ NĐ1 truyền vào đờng dây NĐ1- 6 đợc xác định nh
sau:
P
N1-6
= P
kt
- P
td
- P
N
- P
N
Trong đó:
P
kt
: tổng công suất phát kinh tế của NĐ1
P
td
: công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ1
P
N
= P
1
+ P

2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
= 36+42+38+40+38 = 194 MW
P
N
: tổn thất công suất trên các đờng dây do nhiệt điện cung cấp
P
N
= 5%P
N
= 5%.194 = 9,7 MW
Thay số:
P
kt
= 80%.300 = 240 MW
P
td
= 10%P
kt
=10%.240 = 24 MW
P
N1-6
= 240 - 24 -194 - 9,7 = 12,3 MW
Nh vậy: U
N1-6

=
4,34. 80,62 16.12,3 72,3+ =
kV
Một cách gần đúng ta tính đợc: Q
N1-6
= P
N1-6
.tg
6
Có: cos
6
= 0,92 nên tg
6
= 0,426
Ta có: Q
N1-6
= 12,3.0,426 = 5,24 MVAr
+ Công suất tác dụng từ NĐ2 truyền vào đờng dây NĐ2- 6 đợc xác định nh
sau:
P
N2-6
= P
6
- P
N1-6
= 32 - 12,3 = 19,7 MW
Nh vậy: U
N2-6
=
4,34. 70,71 16.19,7 85,3+ =

kV
Tính: Q
N2-6
= P
N2-6
.tg
6
Ta có: Q
N1-6
= 19,7.0,426 = 8,39 MVAr
Tính công suất do NĐ2 phát ra: P
f2
P
td
: công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
td
= 10%P
đm
=10%.200 = 20 MW
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ2
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
P
N
= P
7
+ P

8
+ P
9
= 36+32+32 = 100 MW
P
N
: tổn thất công suất trên các đờng dây do nhiệt điện cung cấp
P
N
= 5%P
N
= 5%.100 = 5 MW
Thay số:
P
N2-6
= P
f2
- 20 -100 - 5 = 19,7 MW
Suy ra: P
f2
= 144,7 MW = 72,35%P
đm
. Vậy nhiệt điện 2 phát công suất
bằng72,35% công suất định mức.
+ Đối với đờng dây NĐ1-1:
U
N1-1
=
4,34. 72,11 16.36 110,5+ =
kV

+ Kết quả tính điện áp định mức của các đờng dây trong phơng án 1 cho ở
bảng:
Bảng 4.1: Điện áp định mức của đờng dây trong phơng án 1
Đờng
dây
Công suất truyền
tải
S
&
, MVA
Chiều dài đ-
ờng dây, km
Điện áp tính
toán U, kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
NĐ1-1 36+j15,34 72,11 110,5
110
NĐ1-2 42+j20,34 76,15 118,7
NĐ1-3 38+j18,4 64,03 117,7
NĐ1-4 40+j13,15 70,71 115,7
NĐ1-5 38+j18,4 70,71 113
NĐ1-6 12,3+j5,24 80,62 72,3
NĐ2-6 19,7+j8,39 70,71 85,3
NĐ2-7 36+j17,44 67,08 110
NĐ2-8 32+j15,5 58,31 103,6
NĐ2-9 32+j15,5 76,15 105,3

Từ các kết quả nhận đợc, chọn điện áp định mức của mạng điện là U
đm
= 110 kV.
2) Chọn tiết diện dây dẫn
Các mạng điện 110 kV đợc thực hiện chủ yếu bằng các đờng dây trên
không. Các dây dẫn đợc sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các
dây dẫn thờng đợc đặt trên các cột bêtông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa
hình đờng dây chạy qua. Đối với các đờng dây 110 kV, khoảng cách trung
bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (D
tb
= 5 m).
Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn đợc chọn theo
mật độ kinh tế của dòng điện, nghĩa là:
max
kt
I
F
J
=
Trong đó:
I
max
: là dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại, A
J
kt
: là mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm
2

Với dây AC và T
max

= 4900h thì J
kt
= 1,1 A/mm
2
Dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ phụ tải cực đại đợc xác
định theo công thức:
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
3
max
max
.10
. 3.
dm
S
I
n U
=
, A
Trong đó:
n: Số mạch của đờng dây (đờng dây đơn: n=1 , đờng dây lộ kép: n=2);
U
đm
: điện áp định mức của mạng điện, kV ;
S
max
: công suất chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại, MVA
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính đợc 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 đờng dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự

cố.
Đối với các đờng 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 đờng dây trên không thờng đợc phối hợp với điều kiện
vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này.
Để đảm bảo cho đờng dây vận hành bình thờng trong các chế độ sau sự
cố, cần phải có điều kiện sau:
.
sc cp
I k I
Trong đó:
I
sc
: là dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ sự cố;
k: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Ta có: k= 0,8
cp
I
: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
a) Chọn tiết diện dây dẫn của đờng dây NĐ1-6
Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại bằng:
2 2
3 3
1 6
1 6
12,3 5,24
.10 .10 35,09
2 3 2 3.110
N

N
dm
S
I A
U


+
= = =
Tiết diện dây dẫn:
2
1 6
1 6
35,09
31,9
1,1
N
N
kt
I
F mm
J


= = =
Để không xuất hiện vầng quang trên đờng dây, cần chọn dây AC có tiết
diện F = 70 mm
2
và dòng điện
cp

I
=265 A
Sau khi chọn dây dẫn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đờng dây trong
các chế độ sau sự cố. Đối với đờng dây liên kết NĐ1-6-NĐ2, sự cố có thể
xảy ra trong hai trờng hợp sau:
- Ngừng một mạch trên đờng dây.
- Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1 và NĐ2.
TH1: Ngừng một mạch của đờng dây
Nếu ngừng một mạch của đờng dây thì dòng điện chạy trên mạch còn
lại bằng:
I
1sc
= 2.I
N1-6
= 2.35,09 = 70,18 A < k.
cp
I
= 0,8.265 A = 212 A
TH2: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 5 tổ máy còn lại sẽ phát 100%
công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ1 là:
P
F
= 5.50 = 250 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy:
P
td
= 10%P
F
= 25 MW

Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Công suất chạy trên đờng dây NĐ1- 6 bằng:
P
N1-6
= P
F
- P
td
- P
N
- P
N
= 250 - 25 - 194 - 9,7 = 21,3 MW
3 3
1 6
2
21,3: 0,92
.10 .10 60,76
2 3 2 3.110
N
sc
dm
S
I A
U

= = =
<
.

cp
k I
= 212 A
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện.
Dòng công suất chạy trên NĐ2-6 là: P
NĐ2-6 sc2
= 32 - 21,3 = 10,7 MW
TH3: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ2
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 3 tổ máy còn lại sẽ phát 100%
công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ2 là:
P
F
= 3.50 = 150 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy:
P
td
= 10%P
F
= 15 MW
Công suất chạy trên đờng dây NĐ2- 6 bằng:
P
N2-6
= P
F
- P
td
- P
N
- P
N

= 150 - 15 - 100 - 5 = 30 MW
Do đó: P
NĐ1-6 sc3
= 32 - 30 = 2 MW < P
NĐ1-6 bt
= 12,3 MW
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện.
b) Chọn tiết diện dây dẫn của đờng dây NĐ2 - 6
Dòng điện chạy trên đờng dây NĐ2 - 6 khi phụ tải cực đại:
2 2
3 3
2 6
2 6
19,7 8,39
.10 .10 56,19
2 3 2 3.110
N
N
dm
S
I A
U


+
= = =
Tiết diện dây dẫn:
2
2 6
2 6

56,19
51,08
1,1
N
N
kt
I
F mm
J


= = =
Chọn dây AC có tiết diện F = 70 mm
2
và dòng điện
cp
I
= 265 A
Sau khi chọn dây dẫn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đờng dây trong
các chế độ sau sự cố. Đối với đờng dây liên kết NĐ1-6-NĐ2, sự cố có thể
xảy ra trong hai trờng hợp sau:
- Ngừng một mạch trên đờng dây.
- Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1 và NĐ2.
TH1: Ngừng một mạch của đờng dây
Nếu ngừng một mạch của đờng dây thì dòng điện chạy trên mạch còn
lại bằng:
I
1sc
= 2.I
N2-6 bt

= 2.56,19 = 112,38 A < k.
cp
I

= 0,8.265 = 212 A
TH2: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ1
Dòng công suất chạy trên NĐ2-6 là:
P
NĐ2-6 sc2
= P
6
- P
N1-6
= 32 - 21,3 = 10,7 MW
3 3
2 6
2
10,7/0,92
.10 .10 30,52
2 3. 2 3.110
N
sc
dm
S
I
U

= = =
A <
.

cp
k I
= 0,8.265 = 212 A
TH3: Ngừng một tổ máy phát điện của NĐ2
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì 3 tổ máy còn lại sẽ phát 100%
công suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ2 là:
P
F
= 3.50 = 150 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy:
P
td
= 10%P
F
= 15 MW
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Công suất chạy trên đờng dây NĐ2- 6 bằng:
P
N2-6 sc3
= P
F
- P
td
- P
N
- P
N
= 150 - 15 - 100 - 5 = 30 MW
Dòng điện chạy trên đờng dây NĐ2 - 6:

3 3
2 6
3
30/0,92
.10 .10 85,6
2 3. 2 3.110
N
sc
dm
S
I
U

= = =
A <
.
cp
k I
= 0,8.265 = 212 A
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện.
c) Chọn tiết diện dây dẫn của đờng dây NĐ1 - 1
Dòng điện chạy trên đờng dây bằng:
2 2
3 3
1
1
36 15,34
.10 .10 102,7
2 3. 2 3.110
dm

S
I A
U
+
= = =
Tiết diện dây dẫn:
2
1
102,7
93,4
1,1
F mm= =
Chọn dây AC - 95 có
cp
I
= 330A
Khi ngừng một mạch của đờng dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại
bằng:
I
sc
= 2.93,4 = 186,8 A < k.
cp
I
=0,8.330 = 264 A
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện.
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn, cần xác định các thông
số đơn vị của đờng 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 của các đờng dây theo các công thức
sau:
0
1
. .R r l
n
=
;
0
1
. .X x l
n
=
;
0
1
. . .
2 2
B
n b l=
Trong đó n là số mạch của đờng dây.
Đối với đờng dây lộ kép thì: n = 2
Tính toán đối với các đờng dây còn lại tơng tự nh đối với đờng dây
NĐ1-1.
Kết quả tính các thông số của tất cả các đờng dây trong mạng điện đợc
cho ở bảng
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 16

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¹ng líi ®iÖn
B¶ng 4.2: Th«ng sè cña c¸c ®êng d©y trong ph¬ng ¸n 1
§êng
d©y
S
&
, MVA
I
bt
, A F
tt
,
mm
2
F
tc
,
mm
2
k.I
cp
,
A
I
sc
, A l, km r
0
,
/ km
Ω

x
0
,
/ km
Ω
b
0
.
10
-6
S/km
R,
Ω
X,
Ω
4
.10
2
B
−
,S
N§1-1 36+j15,34 102,69 93,36 95 264 205,4 72,11 0,33 0,429 2,65
11,90 15,47 1,91
N§1-2 42+j20,34 122,47 111,33 120 304 244,
9
76,15 0,27 0,423
2,69
10,28 16,11 2,05
N§1-3 38+j18,4 110,8 100,73 95 264 221,6 64,03 0,33 0,429 2,65 10,56 13,73 1,70
N§1-4 40+j13,15 110,5 100,45 95 264 221 70,71 0,33 0,429 2,65 11,67 15,17 1,87

N§1-5 38+j18,4 110,8 100,73 95 264 221,6 70,71 0,33 0,429
2,65
11,67 15,17 1,87
N§1-6 12,3+j5,24 35,09 31,9 70 212 70,17 80,62 0,46 0,44 2,58 18,54 17,74 2,08
N§2-6 19,7+j8,39 56,19 51,08 70 212 112,4 70,71 0,46 0,44 2,58 16,26 15,56 1,82
N§2-7 36+j17,44 104,98 95,43 95 264 209,9 67,08 0,33 0,429 2,65 11,07 14,39 1,78
N§2-8 32+j15,5 93,31 84,83 95 264 186,6 58,31 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 1,54
N§2-9 32+j15,5 186,62 169,65 185 408 0 76,15 0,17 0,409 2,84
12,94 31,14 1,08
Sinh Viªn: NguyÔn H¶i §¨ng – HT§1 – K47 17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
3) Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ đợc đặc trng 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 thờng 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 lợng
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 phơng án cung cấp điện có thể đánh giá chất lợng
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 vợt quá 10 ữ 15% trong chế độ bình th-
ờng, còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vợt
quá 15 ữ 20%, nghĩa là:
U
max bt
= 10 ữ 15%
U

max sc
= 10 ữ 20%
Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện
áp lớn nhất đến 15 ữ 20% trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình th-
ờng và đến 20 ữ 25% trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:
U
max bt
= 15 ữ 20%
U
max sc
= 20 ữ 25%
Đối với các tổn thất điện áp nh vậy, cần sử dụng các máy biến áp điều
chỉnh điện áp dới tải trong các trạm hạ áp.
Tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i nào đó khi vận hành bình thờng đ-
ợc xác định theo công thức:
2
. .
% .100
i i i i
ibt
dm
P R Q X
U
U
+
=
Trong đó:
P
i
, Q

i
: Công suất chạy trên đờng dây thứ i
R
i
, X
i
: Điện trở và điện kháng của đờng dây thứ i
Đối với đờng dây có 2 mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp
trên đờng bằng:
U
i sc
% = 2.U
i bt
%
a) Tính tổn thất điện áp trên đờng dây NĐ1- 1
Trong chế độ làm việc bình thờng, tổn thất điện áp trên đờng dây bằng:
1
2
36.11,90 15,34.15,47
% .100 5,5%
110
bt
U
+
= =
Khi một mạch của đờng dây ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên đờng
dây có giá trị:
U
1 sc
% = 2.U

1 bt
% = 2.5,5 = 11%
Tính tổn thất điện áp trên các đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự
nh với đờng dây trên.
Kết quả tính toán tổn thất điện áp trên các đờng dây cho trong bảng.
Bảng 4.3: Tổn thất điện áp trên các đờng dây trong phơng án 1
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Đờng dây
U
bt
,% U
sc
,%
Đờng dây
U
bt
,% U
sc
,%
NĐ1-1 5,50 11 NĐ1-6 2,65 5,31
NĐ1-2 6,28 12,56 NĐ2-6 3,73 7,45
NĐ1-3 5,41 10,81 NĐ2-7 5,37 10,73
NĐ1-4 5,51 11,01 NĐ2-8 4,15 8,29
NĐ1-5 5,97 11,94 NĐ2-9 7,41 0
Từ các kết quả trong bảng nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của
mạng điện trong phơng án I có giá trị:
U
max bt
% = U

NĐ2-9 bt
% = 7,41%
U
max sc
% = U
NĐ1-2 sc
% = 12,56%
4.4.2 Ph ơng án 2
Hình 4.3: Sơ đồ mạng điện của phơng án 2
Error! No topic specified.
1) Chọn điện áp định mức của mạng điện
Tính điện áp định mức trên đờng dây NĐ1 - 6 - NĐ2:
+ Công suất tác dụng từ NĐ1 truyền vào đờng dây NĐ1- 6 đợc xác định nh
sau:
P
N1-6
= P
kt
- P
td
- P
N
- P
N
Trong đó:
P
kt
: tổng công suất phát kinh tế của NĐ1
P
td

: công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ1
P
N
= P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
= 36+42+38+40+38 = 194 MW
P
N
: tổn thất công suất trên các đờng dây do nhiệt điện cung cấp
P
N
= 5%P
N
= 5%.194 = 9,7 MW
Thay số:
P
kt
= 80%.300 = 240 MW
P

td
= 10%P
kt
=10%.240 = 24 MW
P
N1-6
= 240 - 24 -194 - 9,7 = 12,3 MW
U
N1-6
=
4,34. 80,62 16.12,3 72,3+ =
kV
+ Công suất tác dụng từ NĐ2 truyền vào đờng dây NĐ2- 6 đợc xác định nh
sau:
P
N2-6
= P
6
- P
N1-6
= 32 - 12,3 = 19,7 MW
U
N2-6
=
4,34. 70,71 16.19,7 85,3+ =
kV
Tính công suất do NĐ2 phát ra: P
f2
P
td

: công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
td
= 10%P
đm
=10%.200 = 20 MW
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ2
P
N
= P
7
+ P
8
+ P
9
= 36+32+32 = 100 MW
P
N
: tổn thất công suất trên các đờng dây do nhiệt điện cung cấp
P
N
= 5%P
N
= 5%.100 = 5 MW
Thay số:
P
N2-6
= P

f2
- 20 -100 - 5 = 19,7 MW
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Suy ra: P
f2
= 144,7 MW = 72,35%P
đm
. Vậy nhiệt điện 2 phát công suất bằng
72,35% công suất định mức.
+ Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây NĐ1-3:
1 3 3 4
38 18,4 40 13,15 78 31,55
ND
S S S j j j

= + = + + + = +
& & &
MVA
+ Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây 3-4:
3 4 4
40 13,15S S j MVA

= = +
& &
+ Chiều dài đoạn đờng dây 3-4: l = 50 km
+ Kết quả tính điện áp định mức của các đờng dây trong phơng án 2 cho ở
bảng:
Bảng 4.4: Điện áp định mức của các đờng dây trong phơng án 2
Đờng

dây
Công suất truyền
tải
S
&
, MVA
Chiều dài đ-
ờng dây, km
Điện áp tính
toán U, kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
NĐ1-1 36+j15,34 72,11 110,5
110
NĐ1-2 42+j20,34 76,15 118,7
NĐ1-3 78+j31,55 64,03 157,2
3- 4 40+j13,15 50 114
NĐ1-5 38+j18,4 70,71 113
NĐ1-6 12,3+j5,24 80,62 72,3
NĐ2-6 19,7+j8,39 70,71 85,3
NĐ2-7 36+j17,44 67,08 110
NĐ2-8 32+j15,5 58,31 103,6
NĐ2-9 32+j15,5 76,15 105,3
Từ các kết quả nhận đợc, chọn điện áp định mức của mạng điện là U
đm
= 110 kV.
2) Chọn tiết diện dây dẫn

Kết quả tính các thông số của tất cả các đờng dây trong mạng điện đợc
cho ở bảng:
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 20
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¹ng líi ®iÖn
B¶ng 4.5: Th«ng sè cña c¸c ®êng d©y trong ph¬ng ¸n 2
§êng
d©y
S
&
, MVA
I
bt
, A F
tt
,
mm
2
F
tc
,
mm
2
k.I
cp
,A
I
sc
, A l, km r
0
,

/ kmΩ
x
0
,
/ kmΩ
b
0
.
10
-6
,
S/km
R,
Ω
X,
Ω
4
.10
2
B
−
,S
N§1-1 36+j15,34 102,69 93,36 95 264 205,4 72,11 0,33 0,429 2,65
11,90 15,47 1,91
N§1-2 42+j20,34 122,47 111,33 120 304 244,9 76,15 0,27 0,423 2,69 10,28 16,11 2,05
N§1-3 78+j31,55 220,81 200,73 240 484 441,62 64,03 0,13 0,39 2,86 4,16 12,49 1,83
3-4 40+j13,15 110,5 100,45 95 264 221 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 1,33
N§1-5 38+j18,4 110,8 100,73 95 264 221,6 70,71 0,33 0,429 2,65 11,67 15,17 1,87
N§1-6 12,3+j5,24 35,09 31,9 70 212 70,17 80,62 0,46 0,44 2,58 18,54 17,74 2,08
N§2-6 19,7+j8,39 56,19 51,08 70 212 112,4 70,71 0,46 0,44 2,58 16,26 15,56 1,82

N§2-7 36+j17,44 104,98 95,43 95 264 209,9 67,08 0,33 0,429 2,65 11,07 14,39 1,78
N§2-8 32+j15,5 93,31 84,83 95 264 186,6 58,31 0,33 0,429 2,65 9,62 12,51 1,54
N§2-9 32+j15,5 186,62 169,65 185 408 0 76,15 0,17 0,409 2,84
12,94 31,14 1,08
Sinh Viªn: NguyÔn H¶i §¨ng – HT§1 – K47 21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
Xét đoạn NĐ1-3:
2 2
3 3
1 3
1 3
78 31,55
.10 .10 220,81
2 3. 2 3.110
ND
ND
dm
S
I A
U


+
= = =
2
1 3
1 3
220,81
200,73
1,1 1,1

ND
ND
I
F mm


= = =
Do đó: chọn dây AC-185 có k.I
cp
= 408 A
I
NĐ1-3 sc
= 2.I
NĐ1-3 bt
= 2.220,81 = 441,62 A > k.I
cp
= 408 A
Nhận thấy: dây AC-185 chọn là không thoả mãn.
Vậy tiết diện dây dẫn phải tăng lên một cấp. Chọn dây AC-240 có:
k.I
cp
= 484 A > I
NĐ1-3 sc
= 441,62 A
Chọn dây AC-240 đã thoả mãn.
3) Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Kết quả tính toán tổn thất điện áp trên các đờng dây cho trong bảng.
Bảng 4.6: Tổn thất điện áp của các đờng dây trong mạng
Đờng dây
U

bt
,% U
sc
,%
Đờng dây
U
bt
,% U
sc
,%
NĐ1-1 5,50 11 NĐ1-6 2,65 5,31
NĐ1-2 6,28 12,56 NĐ2-6 3,73 7,45
NĐ1-3 5,94 11,88 NĐ2-7 5,37 10,73
3 - 4 3,89 7,79 NĐ2-8 4,15 8,29
NĐ1-5 5,97 11,94 NĐ2-9 7,41 0
Từ các kết quả trong bảng nhận thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của
mạng điện trong phơng án II có giá trị:
U
max bt
% = U
NĐ1-3 bt
% + U
3-4 bt
% = 5,94+3,89 = 9,83%
U
max sc
% = U
NĐ1-3 sc
% + U
3-4 bt

% = 11,88+3,89 = 15,77%
4.4.3 Ph ơng án 3
Hình 4.4: Sơ đồ mạng điện của phơng án 3
Error! No topic specified.
1) Chọn điện áp định mức của mạng điện
Tính điện áp định mức trên đờng dây NĐ1 - 6 - NĐ2:
+ Công suất tác dụng từ NĐ1 truyền vào đờng dây NĐ1- 6 đợc xác định nh
sau:
P
N1-6
= P
kt
- P
td
- P
N
- P
N
Trong đó:
P
kt
: tổng công suất phát kinh tế của NĐ1
P
td
: công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ1
P
N

= P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
= 36+42+38+40+38 = 194 MW
P
N
: tổn thất công suất trên các đờng dây do nhiệt điện cung cấp
P
N
= 5%P
N
= 5%.194 = 9,7 MW
Thay số:
P
kt
= 80%.300 = 240 MW
P
td
= 10%P
kt
=10%.240 = 24 MW
P
N1-6

= 240 - 24 -194 - 9,7 = 12,3 MW
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lới điện
U
N1-6
=
4,34. 80,62 16.12,3 72,3+ =
kV
+ Công suất tác dụng từ NĐ2 truyền vào đờng dây NĐ2- 6 đợc xác định nh
sau:
P
N2-6
= P
6
- P
N1-6
= 32 - 12,3 = 19,7 MW
U
N2-6
=
4,34. 70,71 16.19,7 85,3+ =
kV
Tính công suất do NĐ2 phát ra: P
f2
P
td
: công suất tự dùng trong nhà máy điện
P
td
= 10%P

đm
=10%.200 = 20 MW
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ2
P
N
= P
7
+ P
8
+ P
9
= 36+32+32 = 100 MW
P
N
: tổn thất công suất trên các đờng dây do nhiệt điện cung cấp
P
N
= 5%P
N
= 5%.100 = 5 MW
Thay số:
P
N2-6
= P
f2
- 20 -100 - 5 = 19,7 MW
Suy ra: P
f2

= 144,7 MW = 72,35%P
đm
. Vậy nhiệt điện 2 phát công suất bằng
72,35% công suất định mức.
+ Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây NĐ1-3-4:
1 3 3 4
38 18,4 40 13,15 78 31,55
ND
S S S j j j

= + = + + + = +
& & &
MVA
+ Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây 3-4:
3 4 4
40 13,15S S j MVA

= = +
& &
+ Chiều dài đoạn đờng dây 3-4: l = 50 km
+ Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây NĐ2-8:
2 8 8 9
32 15,5 32 15,5 64 31
ND
S S S j j j

= + = + + + = +
& & &
MVA
+ Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây 8-9:

8 9 9
32 15,5S S j MVA

= = +
& &
+ Chiều dài đờng dây 8-9: l= 44,72 km
Bảng 4.7: điện áp định mức của các đờng dây phơng án 3
Đờng
dây
Công suất truyền
tải
S
&
, MVA
Chiều dài đ-
ờng dây, km
Điện áp tính
toán U, kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
NĐ1-1 36+j15,34 72,11 110,5
110
NĐ1-2 42+j20,34 76,15 118,7
NĐ1-3 78+j31,55 64,03 157,2
3 - 4 40+j13,15 50 114
NĐ1-5 38+j18,4 70,71 113
NĐ1-6 12,3+j5,24 80,62 72,3

NĐ2-6 19,7+j8,39 70,71 85,3
NĐ2-7 36+j17,44 67,08 110
NĐ2-8 64+j31 58,31 142,8
8 - 9 32+j15,5 44,72 102,4
Từ các kết quả nhận đợc, chọn điện áp định mức của mạng điện là U
đm
= 110 kV.
2) Chọn tiết diện dây dẫn
Sinh Viên: Nguyễn Hải Đăng HTĐ1 K47 23
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¹ng líi ®iÖn
KÕt qu¶ tÝnh c¸c th«ng sè cña tÊt c¶ c¸c ®êng d©y trong m¹ng ®iÖn ®îc
cho ë b¶ng:
Sinh Viªn: NguyÔn H¶i §¨ng – HT§1 – K47 24
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¹ng líi ®iÖn
B¶ng 4.8: Th«ng sè cña c¸c ®êng d©y ph¬ng ¸n 3
§êng
d©y
S
&
, MVA
I
bt
, A F
tt
,
mm
2
F
tc
,

mm
2
k.I
cp
,A
I
sc
, A l, km r
0
,
/ kmΩ
x
0
,
/ kmΩ
b
0
.
10
-6
S/km
R,
Ω
X,
Ω
4
.10
2
B
−

,S
N§1-1 36+j15,34 102,69 93,36 95 264 205,4 72,11 0,33 0,429 2,65
11,90 15,47 1,91
N§1-2 42+j20,34 122,47 111,33 120 304 244,9 76,15 0,27 0,423 2,69 10,28 16,11 2,05
N§1-3 78+j31,55 220,81 200,73 240 484 441,62 64,03 0,13 0,39 2,86 4,16 12,49 1,83
3-4 40+j13,15 110,5 100,45 95 264 221 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 1,33
N§1-5 38+j18,4 110,8 100,73 95 264 221,6 70,71 0,33 0,429 2,65 11,67 15,17 1,87
N§1-6 12,3+j5,24 35,09 31,9 70 212 70,17 80,62 0,46 0,44 2,58
18,54 17,74 2,08
N§2-6 19,7+j8,39 56,19 51,08 70 212 112,4 70,71 0,46 0,44 2,58
16,26 15,56 1,82
N§2-7 36+j17,44 104,98 95,43 95 264 209,9 67,08 0,33 0,429 2,65
11,07 14,39 1,78
N§2-8 64+j31 186,62 169,65 185 408 373,24 58,31 0,17 0,409 2,84
4,96 11,92 1,66
8-9 32+j15,5 186,62 169,65 185 408 0 44,7
2
0,17 0,409 2,84
7,60 18,30 0,64
Sinh Viªn: NguyÔn H¶i §¨ng – HT§1 – K47 25