Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu phần mềm PSSE tính toán lưới điện

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong các lĩnh
vực của đời sống và sản xuất. Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ bản của quá
trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng. Một Hệ thống điện có vận hành ổn
định hay không phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống các đường dây truyền tải. Tổn
thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn vào thông số các đường dây tải điện.
Đồng thời mức độ tin cậy cung cấp điện được quyết định bởi cấu hình hệ thống truyền
tải điện năng. Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành Hệ thống điện luôn luôn
phải được đề cao.
Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết một
hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lưới điện bằng
việc sử dụng chương trình PSS/E và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá
độ của nhà máy điện và hệ thống điện.
Mặc dù, trong đồ án này có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây là
những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một Hệ thống điện lớn. Bản đồ án tốt nghiệp
gồm hai phần lớn cụ thể như sau:

Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực
Phần II: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ của nhà máy
điện và hệ thống điện



GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến qúy thầy cô của trường

Đại Học Điện Lực, đặc biệt là các thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã hướng dẫn và
giảng dạy tận tình để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em hoàn
chỉnh đồ án này.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: TS. Nguyễn Đăng Toản là người trực tiếp hướng dẫn
em thực hiện đồ án.
Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợp
những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được
kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án rộng lớn
nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi. Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp thêm
những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, 10 tháng 10 năm 2013
Sinh viên thực hiện


Trương Văn Dũng

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

MỤC LỤC
Chương 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 2
1.1 NGUỒN CUNG CẤP 2
1.1.1 Hệ thống điện 2
1.1.2 Nhà máy điện 2
1.2 CÁC PHỤ TẢI 3
1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 5
1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 7
1.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 8

1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 8
1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 8
1.3.3 Chế độ sự cố 9
1.4 KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC LOẠI SƠ ĐỒ 10
1.4.1 Kết luận 10
1.4.2 Phân tích các loại sơ đồ 10
Chương 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 11
2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 11
2.1.1 Những vấn đề cần quan tâm 11
2.1.2 Các phương án 11
2.1.2.1 Nhóm I 12
2.1.2.2 Nhóm II 12
2.1.2.3 Nhóm III 13
2.1.2.4 Nhóm IV 13
2.2 NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 14
2.2.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện 14
2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 14
2.2.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 15
2.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 17
2.3.1 Nhóm I 17
2.3.1.1 Phương án 1 17


GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

2.3.1.2 Phương án 2 20
2.3.2 Nhóm II 22
2.3.2.1 Phương án 1 22
2.3.2.2 Phương án 2 24
2.3.3 Nhóm III 27

2.3.3.1 Phương án 1 27
2.3.3.2 Phương án 2 28
2.3.4 Nhóm IV 31
2.3.4.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện 31
2.3.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn 32
2.3.4.3 Tính tổn thất điện áp của đường dây truyền tải 34
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 35
Chương 3 : TÍNH TOÁN KINH TẾ 36
3.1 NHÓM I 37
3.1.1 Phương án 1 37
3.1.1.1 Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây 37
3.1.1.2 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện 37
3.1.1.3 Xác định chi phí vận hành hàng năm 38
3.1.2 Phương án 2 39
3.2 NHÓM II 40
3.2.1 Phương án 1 40
3.2.2 Phương án 2 40
3.3 NHÓM III 42
3.3.1 Phương án 1 42
3.3.2 Phương án 2 42
3.4 NHÓM IV 43
3.5 KẾT LUẬN 43
3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 44
Chương 4 : LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN
TỐI ƯU 45


GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

4.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 45

4.1.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của
nhà máy điện 45
4.1.2 Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp 45
4.2 CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 47
4.2.1 Trạm biến áp tăng áp 47
4.2.2 Trạm biến áp trung gian 48
4.2.3 Trạm biến áp hạ áp 49
4.2.4 Sơ đồ hệ thông điện thiết kế 51
4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 51
Chương 5 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM
PSS/E 53
5.1 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 53
5.1.1 Giới thiệu chung 53
5.1.2 Giới thiệu chương trình PSS/E 53
5.2 TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 56
5.2.1 Điện áp các nút trong mạng điện 56
5.2.2 Trở kháng của đường dây 56
5.2.3 Máy biến áp hai cuộn dây 57
5.2.4 Máy phát điện 58
5.3 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 58
5.3.1 Chế độ cực đại 58
5.3.1.1 Tính toán trào lưu công suất 61
5.3.1.2 Tính điện áp các nút và góc pha 68
5.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 69
5.3.3 Chế độ sau sự cố 72
5.4 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 73
5.4.1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp của các phụ tải 73
5.4.2 Chọn đầu phân áp cho các máy biến áp 76
5.4.2.1 Tính toán chọn đầu phân áp cho trạm 1 76
5.4.2.2 Tính toán chọn đầu phân áp cho trạm 3. 77

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

5.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 79
Chương 6 : TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN
80
6.1 VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 80
6.2 TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 81
6.3 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 81
6.4 TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 82
6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 82
6.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 82
6.4.3 Giá thành truyền tải 83
6.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 83
6.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 83
Chương 7 : TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG 84
7.1 ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 84
7.1.1 Phân loại ổn định trong hệ thống điện 84
7.1.2 Ổn định quá độ góc roto 84
7.2 NHẬP SỐ LIỆU, KIỂM TRA SỰ ĐÚNG DẮN CỦA CÁC THÔNG SỐ
ĐỘNG 85
7.2.1 Chuẩn bị case để dùng cho mô phỏng động 85
7.2.2 Chuẩn bị số liệu động cho các thiết bị 86
7.2.3 Tạo ra file chứa các thông số động 88
7.3 MÔ PHỎNG ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN KHI SỰ CỐ 89
7.4 NHẬN XÉT 93
7.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 93

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

HT
Hệ thống điện
NĐ
Nhà máy nhiệt điện
MFĐ
Máy phát điện
CĐXL
Chế độ xác lập






GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1. Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 4
Hình 2-1. Sơ đồ mạng điện nhóm I 12
Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện nhóm II 12
Hình 2-3. Sơ đồ mạng điện nhóm III 13
Hình 2-4. Sơ đồ mạng điện nhóm IV 13
Hình 2-5.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 17
Hình 2-6. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 20
Hình 2-7.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II 22
Hình 2-8.Sơ đồ mạng điện 2 nhóm II 24
Hình 2-9.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 27
Hình 2-10.Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm III 28
Hình 2-11.Sơ đồ mạng điện nhóm IV 31
Hình 3-1.Phương án tối ưu của mạng điên 44
Hình 4-1.Sơ đồ trạm biến áp của nhiệt điện 47
Hình 4-2.Sơ đồ trạm biến áp trung gian 48
Hình 4-3. Sơ đồ bộ đường dây – máy biến áp 49
Hình 4-4.Sơ đồ cầu trong trạm biến áp hạ áp 50
Hình 5-1.sơ đồ khối chương trình PSS/E 55
Hình 5-2.Thông số nút 58
Hình 5-3.Thông số nhà máy điện 59
Hình 5-4.Thông số máy phát điện 59
Hình 5-5.Thông số tải 59
Hình 5-6.Thông số nhánh 60
Hình 5-7.thông số máy biến áp 2 cuộn dây 60
Hình 5-8.Hộp thoại lưu file case data 60
Hình 5-9.Hộp thoại tùy chỉnh tính trào lưu công suất 61
Hình 5-10.Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 64
Hình 5-11.Kết quả công suất từ HT đến các phụ tải 65
Hình 5-12.Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 65
Hình 5-13.Kết quả tính cho nhánh HT-2 65

Hình 5-14.Kết quả tính cho nhánh NĐ-3 65
Hình 5-15.Kết quả tính cho nhánh NĐ-4 66
Hình 5-16.Kết quả tính cho nhánh NĐ-5 66
Hình 5-17.Kết quả tính cho nhánh NĐ-6 66


GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Hình 5-18.Kết quả tính cho nhánh HT-7 66
Hình 5-19.Kết quả tính cho nhánh HT-8 66
Hình 5-20.Sơ đồ mạng điện thiết kế và chiều công suất 67
Hình 5-21.Kết quả điện áp các nút 68
Hình 5-22.Hộp thoại chọn chức năng Scale 70
Hình 5-23.Hộp thoải điều chỉnh phụ tải và công suất phát 70
Hình 5-24.Thông số tải trong chế độ cực tiểu 71
Hình 5-25.Thông số nhà máy điện trong chế độ cực tiểu 71
Hình 5-26.Kết quả điện áp các nút ở chế độ cực tiểu 71
Hình 5-27.Thông số nhánh NM-1 khi sự cố 72
Hình 5-28.Điện áp phía cao trạm hạ áp 1 sau sự cố 72
Hình 5-29.Điện áp phía hạ trạm hạ áp 1 sau sự cố 72
Hình 5-30.Điện áp phía cao trạm hạ áp 1 sau sự cố 72
Hình 5-31.Điện áp phía hạ trạm hạ áp 1 sau sự cố 73
Hình 7-1.Hộp thoại convert 85
Hình 7-2.Chạy ORDR, FACT và TYSL 86
Hình 7-3.Mô hình máy phát điện GENROE trong thư viện PSS/E 86
Hình 7-4.Mô hình thiết bị sexs 87
Hình 7-5.Mô hình bộ ổn định công suất STAB1 trong thư viện của PSS/E 87
Hình 7-6.Mở file.dyr 88
Hình 7-7.Machine sau khi mở file.dyr 88
Hình 7-8.Hộp thoại Perform Dynamic Simulation 89

Hình 7-9.Kiểm tra điều kiện 90
Hình 7-10.Loại trừ sự cố 90
Hình 7-11.Màn hình hiển thị đáp ứng 91
Hình 7-12.Sự thay đổi góc roto của NMĐ khi ngắn mạch 0,1s 91
Hình 7-13.Sự thay đổi góc roto của NMĐ khi ngắn mạch 0,15s 92
Hình 7-14.Sự thay đổi góc roto của NMĐ khi ngắn mạch 0,2s 92





GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1.Các số liệu về phụ tải 3
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải 5
Bảng 1-3.Hình thức vận hành của nguồn cung cấp 9
Bảng 2-1.Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I 17
Bảng 2-2.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm I 18
Bảng 2-3.Thông số của đường dây phương án 1 nhóm I 19
Bảng 2-4.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 19
Bảng 2-5.Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I 20
Bảng 2-6.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm I 21
Bảng 2-7.Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm I 21
Bảng 2-8.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm I 21
Bảng 2-9.Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II 22
Bảng 2-10.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm II 23
Bảng 2-11.Thông số của đường dây phương án 1 nhóm II 23
Bảng 2-12.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm II 23

Bảng 2-13.Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II 25
Bảng 2-14.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm II 25
Bảng 2-15.Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm II 26
Bảng 2-16.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm II 26
Bảng 2-17.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 27
Bảng 2-18.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm III 28
Bảng 2-19.Thông số của đường dây phương án 1 nhóm III 28
Bảng 2-20.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm III 28
Bảng 2-21.Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III 29
Bảng 2-22.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm III 29
Bảng 2-23.Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm III 29
Bảng 2-24.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm III 30
Bảng 2-25.Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV 32
Bảng 2-26.Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV 34
Bảng 2-27.Thông số của tất cả các đường dây nhóm IV 34
Bảng 2-28.Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV 34
Bảng 2-29.Chỉ tiêu kỹ thuật các phương án so sánh 35
Bảng 3-1.Giá thành đường dây trên không một mạch 110kV 38
Bảng 3-2.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 38


GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Bảng 3-3.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2. 39
Bảng 3-4.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1. 40
Bảng 3-5.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2. 40
Bảng 3-6.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1. 42
Bảng 3-7.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2. 42
Bảng 3-8.Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong nhóm IV 43
Bảng 3-9. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế cho các nhóm 43

Bảng 3-10.Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phương án so sánh 44
Bảng 4-1.Các thông số của máy biến áp tăng áp 45
Bảng 4-2.Kết quả tính toán chọn MBA hạ áp 46
Bảng 4-3.Thông số của MBA hạ áp 46
Bảng 4-4.Bảng chọn sơ đồ cầu 50
Bảng 5-1.Thông số đường dây trong hệ đơn vị tương đối 57
Bảng 5-2.Thông số máy biến áp dạng đơn vị tương đối 58
Bảng 5-3.Tổn thất công suất 67
Hình 5-4.Kết quả tính toán điện áp và tổn thất điện áp 68
Bảng 5-5. Giá trị S
gh
và S
pt
của các trạm hạ áp 69
Bảng 5-6.Kết quả tính toán điện áp và tổn thất điện áp 71
Bảng 5-7.Điện áp các nút và tổn thất điện áp các nút 73
Bảng 5-8.Thông số điều chỉnh của MBA không có điều chỉnh điện áp dưới tải 74
Bảng 5-9.Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dưới tải 75
Bảng 5-10.Điện áp các đầu phân áp của MBA trong các chế độ 79
Bảng 6-1.Thông số đường dây của toàn mạng điện 80
Bảng 6-2.Thông số trạm của toàn mạng điện 81
Bảng 6-3.Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 83
Bảng 7-1. Thông số động máy phát điện 86
Bảng 7-2.Thông số kích từ 87
Bảng 7-3.Thông số bộ ổn định công suất PSS 87

1

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

 Chương 1 : Phân tích nguồn và phụ tải
 Chương 2 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án và lựa chọn phương
án tối ưu
 Chương 3 : Tính toán kinh tế
 Chương 4 : Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ trạm cho phương án tối ưu

















2

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Chương 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1 NGUỒN CUNG CẤP

Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà
máy nhiệt điện.
1.1.1 Hệ thống điện
Công suất vô cùng lớn
Hệ số công suất : 
Điện áp định mức thanh cái : U
đm
= 110 KV
Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện (HT) và nhà máy điện để có thể
trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho HT thiết kế làm
việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì HT 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 điện,
nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ HT.
1.1.2 Nhà máy điện
Công suất đặt :
NĐ
P 4 40 160MW  
.
Hệ số công suất :
cos 0,85
.
Điện áp định mức :
đm
U 10,5kV
.
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện (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 nhiệt điện thường chiếm khoảng 6% đến 15% tùy theo loại nhà máy
nhiệt điện.
Đối với NĐ, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải
đm
P 70%P
. Còn khi
đm
P 30%P
thì các máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng
đm
(80 90%)P
. Khi
thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng
đm
85%P
, nghĩa là :
kt đm
P 85%P

Do đó khi phụ tải cực đại cả 4 nhà máy đều vận hành và tổng công suất tác dụng
phát ra của NĐ là:
kt
P 85% 4 40 136MW   

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng, ba
máy phát còn lại sẽ phát
đm
85%P
, nghĩa là tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt

điện là:
kt
P 85% 3 40 102MW   

3

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát
đm
100%P
, như vậy:
F
P 3 40 120MW  

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện.
1.2 CÁC PHỤ TẢI
Các số liệu về phụ tải cho trong bảng sau:
Bảng 1-1.Các số liệu về phụ tải
Thông số
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
P

max
(MW)
40
32
35
35
25
35
35
25
P
min
(MW)
0,75.P
max

0,9
U
đm
(kV)
22
Yêu cầu điều
chỉnh điện áp
KT
KT
T
KT
T
KT
KT

KT
Loại hộ phụ tải
1
1
1
3
1
1
1
3

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:
22
max max max max max max max max
Q P .tg ; S P jQ ; S P jQ     


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.




đm
cos
4

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Mặt bằng bố trí nguồn và phụ tải như hình vẽ:

Hình 1-1. Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải







3
4
8
1
HTÐ
cos = 0,90
7
5
6
NMNÐ
cos = 0,85
cos D = 0,75
2
5

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải
Hộ tiêu thụ
P

max
+ jQ
max

(MVA)
S
max
(MVA)
P
min
+ jQ
min

(MVA)
S
min
(MVA)
1
40 + j19,37
44,44
30 + j14,53
33,33
2
32 + j15,50
35,56
24 + j11,63
26,67
3
35 + j16,95
38,88

26,25 + j12,71
29,16
4
35 + j16,95
38,88
26,25 + j12,71
29,16
5
25 + j12,11
27,77
18,75 + j9,08
20,83
6
35 + j16,95
38,88
26,25 + j12,71
29,16
7
35 + j16,95
38,88
26,25 + j12,71
29,16
8
25 + j12,11
27,77
18,75 + j9,08
20,83
Tổng
S
max

= 262 + j126,89
291,06
S
min
= 196,5 + j95,16
218,30

Nhận xét
Theo sơ đồ phân bố phụ tải cho ta thấy phụ tải được phân bố tập trung về hai phía,
do đó có xu hướng khi thiết kế có thể phân thành 2 vùng phụ tải như sau:
 Vùng 1 được cấp điện từ NĐ: Gồm 4 phụ tải 3, 4, 5 và 6.
 Vùng 2 được cấp điện từ HT: Gồm 3 phụ tải 2, 7 và 8.
 Riêng phụ tải 1 nằm giữa NĐ và HT nên được cấp điện từ 2 nguồn.
Trong 8 phụ tải, 6 phụ tải loại 1 có yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cũng như
chất lượng điện năng cao. Vì hộ loại 1 nếu xảy ra mất điện sẽ gây thiệt hại lớn về kinh
tế, chính trị và an toàn cho tính mạng con người, nên khi thiết kế đối với các phụ tải
loại 1 ta phải cấp điện bằng đường dây kép hoặc mạch vòng.
 Phụ tải ở xa nguồn nhất là phụ tải 4 (60km).
 Phụ tải gần nguồn nhất là phụ tải 3 và 6 (42,42 km).
1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm rất quan trọng của 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 HT, các nhà máy của HT cần phải
phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả các tổn thất công suất
trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và
công suất tiêu thụ.
6

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Ngoài ra để đảm bảo cho HT vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất định
của công suất tác dụng trong HT. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan trọng,
liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của HT.
Bởi vì HT có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ ấy lấy ở HT, nghĩa là
dt
P0
. Vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối
với HT thiết kế có dạng:
NĐ HT tt max td
P P P m. P P P     


trong đó :

NĐ
P
tổng công suất do NĐ phát ra.

HT
P
công suất tác dụng lấy từ HT.

tt
P
công suất tiêu thụ.
 m hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1).

max
P


tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại.

P

tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy
max
P 5% P



td
P
công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công
suất đặt của nhà máy.
Tổng tổn thất công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ
Bảng 1-2 bằng :
max
P 262MW



Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

max
P 5% P 5% 262 13,1MW    


Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện:
td đm

P 10%P 10% 160 16MW   

Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:

tt
P 262 13,1 16 291,1MW   

Tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là:

NĐ
P 160MW

Trong chế độ phụ tải cực đại, HT cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

HT tt NĐ
P P P 291,1 160 131,1MW    

7

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng đòi hỏi sự cân bằng đối với công suất tác dụng và
công suất phản kháng tại mọi thời điểm. Sự cân bằng công suất tác dụng liên quan đến
tần số của hệ thống điện. 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 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 HT, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.

Đối với mạng điện thiết kế công suất
dt
Q
sẽ lấy ở HT, nghĩa là
dt
Q0
. Phương
trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:

F HT bù tt max L C b td
Q Q Q Q m. Q Q Q Q Q (1.2)          
   

trong đó:

F
Q
tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.

HT
Q
công suất phản kháng do HT cung cấp.

bù
Q
công suất phản kháng cần bù cho HT.

tt
Q
tổng công suất phản kháng tiêu thụ.


max
Q

tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ
tải.

L
Q

tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường
dây trong mạng điện.

C
Q

tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh
ra, khi tính sơ bộ lấy
LC
QQ  

.

b
Q

tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong
tính toán sơ bộ lấy
b max
Q 15% Q


.

td
Q
Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
Như vậy tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra bằng:

F F F
Q P .tg 160.0,62 99,2MVAr   

Công suất phản kháng do HT cung cấp:

HT HT HT
Q P .tg 131,1.0,48 62,93MVAr   

8

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo Bảng 1-2:

max
Q 126,89MVAr


Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp:

b max
Q 15% Q 15% 126,89 19,03MVAr    



Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:

td td td td td
Q P .tg (cos 0,75thìtg 0,88)
16.0,88
14,8MVAr
     



Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:

tt
Q 126,89 19,03 14,8 160,72MVAr   

Tổng công suất phản kháng cần bù:

bù tt F HT
Q Q (Q Q ) 160,72 (99,2 62,93) 1,41MVAr       

Nhận xét
Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các nguồn
cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ, vì vậy không cần bù cưỡng bức công
suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.

1.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại
Công suất phát kinh tế của NĐ:

kt đm
P 85%P 85% 160 136MW   

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td đm
P 10%P 10% 160 16MW   

Công suất phát lên lưới của NĐ là:

NĐ kt td
P P P 136 16 120MW    

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

yc pt
P P P 262 13,1 275,1MW     


Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

HT yc NĐ
P P P 275,1 120 155,1MW    

1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu
Công suất phát kinh tế của NĐ:
kt
P 85% 3 40 102MW   

9

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td đm
P 10%P 10% 120 12MW   

Công suất phát lên lưới của NĐ là:

NĐ kt td
P P P 102 12 90MW    

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

yc pt
P P P 196,5 5% 196,5 206,33MW      


Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

HT yc NĐ
P P P 206,33 90 116,33MW    

1.3.3 Chế độ sự cố
Công suất phát kinh tế của NĐ:
kt
P 3 40 120MW  

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td đm
P 10%P 10% 120 12MW   

Công suất phát lên lưới của NĐ là:

NĐ kt td
P P P 120 12 108MW    

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

yc pt
P P P 262 13,1 275,1MW     


Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

HT yc NĐ
P P P 275,1 108 167,1MW    

Sau khi tính toán, ta được kết quả như sau:

Bảng 1-3.Hình thức vận hành của nguồn cung cấp
Chế độ phụ tải
Nhà máy điện
Hệ thống
Số tổ máy vận
hành
Công suất phát của
NĐ (MW)

Công suất lấy từ hệ
thống (MW)
Max
4 x 40
120
155,1
Min
3 x 40
90
116,33
Sự cố
3 x 40
108
167,1





10

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

1.4 KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC LOẠI SƠ ĐỒ
1.4.1 Kết luận
Trong Chương 1, đồ án đã tiến hành phân tích các đặc điểm của các nguồn và các
phụ tải, cụ thể như:
 Vị trí địa lý của các nguồn và phụ tải
 Công suất nguồn và tải
Đã tiến hành cân bằng sơ bộ công suất trong hệ thống thiết kế, trên cơ sở đó xác

định những phụ tải và công suất mà các nguồn cần cấp sao cho hợp lý, từ đó dự kiến
các sơ đồ nối điện của lưới điện đang thiết kế. Phương án tối ưu sẽ được tính toán lựa
chọn trong các sơ đồ đưa ra.
1.4.2 Phân tích các loại sơ đồ
 Các hộ tiêu thụ loại 1, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng
thời dự phòng đóng tự động. Vì vậy để cung cấp cho các hộ tiêu thụ loại 1
có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.
 Các hộ tiêu thụ loại 2, trong nhiều trường hợp được cung cấp bằng đường
dây hai mạch hoặc bằng đường dây riêng biệt. Nhưng nói chung cho phép
cung cấp điện cho các hộ loại 2 bằng đường dây trên không một mạch, bởi
vì thời gian sửa chữa sự cố cho các đường dây trên không rất ngắn.
 Các hộ tiêu thụ loại 3 được cung cấp điện bằng đường dây một mạch.











11

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng

Chương 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
2.1.1 Những vấn đề cần quan tâm

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối
điện. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có 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 cầp cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở
so sánh kinh tế – kỹ thuật các phương án.
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.
2.1.2 Các phương án
Từ sơ đồ mặt bằng nguồn và phụ tải ta thấy các phụ tải gần nhau được bố trí theo
từng nhóm riêng biệt nên việc tìm phương án tối ưu của mạng điện sẽ được chuyển thành
bài toán tìm phương án tối ưu cho mỗi nhóm. Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện năng của
các hộ tiêu thụ, vào đặc điểm và phương thức vận hành của các nhà máy điện, hệ thống
công suất vô cùng lớn và sơ đồ địa lý của các phụ tải, ta phân nhóm như sau:
 Nhóm I: gồm NĐ và phụ tải 3, 4.
 Nhóm II: gồm NĐ và phụ tải 5, 6.
 Nhóm III: gồm HT và phụ tải 2, 8.
 Nhóm IV: gồm nhà máy, HT và phụ tải 1, 7.
Ta tiến hành tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn ra phương án tối ưu của từng nhóm,
kết hợp lại ta được phương án nối điện tối ưu nhất cho cả mạng điện.
 Đối với nhóm IV, do sơ đồ nối điện luôn là tối ưu nên ta chỉ tính toán kỹ
thuật mà không phải so sánh về kinh tế.
 Căn cứ vào ưu, nhược điểm của các loại sơ đồ đấu dây: hình tia, liên thông,
mạch vòng; ta có thể lựa chọn ra những sơ đồ tối ưu để tính toán kinh tế - kỹ
thuật trong các nhóm.