Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện lê văn quy

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.99 MB, 145 trang )

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
**********

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
&

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Lê Văn Quy
Lớp: Đ4-H3

I. Đề tài
1. Phần 1: Thiết kế lƣới điện khu vực, khối lƣợng 70%
2. Phần 2: Khối lƣợng 30%

II. Số liệu thiết kế lƣới điện
1. Sơ đồ địa lý:

2. Phụ tải:


 
Số liệu/ Hộ phụ tải
1
2
3
4

5
6
7
8
9



24
28
21
32
28
25
27
23
32



18
13
10
15
18
17
16
10
21


0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
Điều chỉnh điện áp
KT
KT
KT
KT
KT
T
KT
T
KT
Loại hộ phụ tải
I
I
III
I
I
I
I
I
I
Điện áp thứ cấp (kV)

10
10
10
10
10
10
10
10
10
3. Nguồn điện
- Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,   
- Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngƣng hơi: 4x50 MW,


    .
Giá 1kWh điện năng tổn thất: 1000 đồng/kWh
III. Nội dung phần thiết kế lƣới điện khu vực:
● Phân tích nguồn và phụ tải.
● Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện.
● Lựa chọn điện áp
● Dự kiến các phƣơng án của mạng điện, so sánh các phƣơng án về mặt kỹ
thuật.
● So sánh các phƣơng án về mặt kinh tế, chọn phƣơng án tối ƣu.
● Lựa chọn máy biến áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy điện và các trạm phân
phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện.
● Lựa chọn máy biến áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy điện và các trạm phân
phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện.
● Vẽ sơ đồ thay thế của mạng điện,tính chính xác chế độ và cân bằng công suất.
● Tính toán điều chỉnh điện áp.
● Tính toán giá thành tải điện.

IV. Nội dung phần chuyên đề
Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đƣờng dây gần máy
phát điện.
V. Yêu cầu các bản vẽ
Gồm 5 bản:
● 01 bản vẽ sơ đồ các phƣơng án nối dây
● 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính
● 01 bản vẽ sơ đồ thay thế tính toán
● 02 bản vẽ về ổn định

Ngày giao đề tài: ……/……/201…
Ngày hoàn thành: ……/……/201…

Trƣởng khoa

T.S Trần Thanh Sơn

Giáo viên hƣớng dẫn

Th.S Hoàng Thu Hà

LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là một nguồn năng lƣợng quan trọng của hệ thống năng lƣợng quốc
gia, nó đƣợc sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực nhƣ: sản xuất kinh tế, đời sống

xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nƣớc, sự phát triển của ngành điện là
tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển.
Hiện nay nƣớc ta đang phát triển theo hƣớng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên
nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lƣợng cũng nhƣ chất lƣợng. Để đáp
ứng đƣợc về số lƣợng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt
các nguồn năng lƣợng có thể biến đổi chúng thành điện năng. Mặt khác để đảm bảo về
chất lƣợng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng
hiện đại, có phƣơng thức vận hành tối ƣu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng
nhƣ kinh tế.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em đƣợc nhà trƣờng và khoa Hệ Thống Điện giao
cho thực hiện đồ án tốt nghiệp là “Thiết kế lƣới điện khu vực và tính toán ổn định
động khi ngắn mạch ba pha ”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:
 Phần I: từ chƣơng 1 đến chƣơng 8 với nội dung: “Thiết kế mạng lƣới
điện khu vực 110 kV”.
 Phần II: gồm chƣơng 9 với nội dung: “ Tính ổn định động khi xảy ra
ngắn mạch ba pha tại đầu đƣờng dây gần máy phát điện”.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến các thầy cô giáo trong trƣờng
Đại học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn
mạng và hệ thống điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến
thức quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô giáo
ThS. Hoàng Thu Hà đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn em trong suốt
quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên có thể bản đồ án tốt
nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết. Em rất mong nhận đƣợc sự nhận xét góp ý của
các thầy cô để bản thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra đƣợc những kinh
nghiệm cho bản thân. Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 1 tháng 1 năm 2014
Sinh viên

Lê Văn Quy

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ
ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 11
1.1. Nguồn điện 13
1.2. Phụ tải: 14
1.3. Cân bằng công suất tác dụng 16
1.4. Cân bằng công suất phản kháng 17
1.5. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn 18
1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại 18
1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 19
1.5.3. Chế độ sự cố 20
CHƢƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN ĐIỆN ÁP
TRUYỀN TẢI 22
2.1. Đề xuất các phƣơng án nối dây 22
2.1.1. Nhóm 1: 25
2.1.2. Nhóm 2: 25
2.1.3. Nhóm 3: 26
2.1.4. Nhóm 4: 26
2.1.5. Nhóm 5: 27
2.2. Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện 27
2.2.1. Nhóm 1 28
2.2.2. Nhóm 2 29
2.2.3. Nhóm 3 30
2.2.4. Nhóm 4 32
2.2.5. Nhóm 5 33
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 34
3.1. Phƣơng pháp chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp trong mạng 34
3.1.1. Chọn tiết diện dây dẫn 34

3.1.2. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 35
3.2. Áp dụng cho từng nhóm và từng phƣơng án 35
3.2.1. Nhóm 1 35
3.2.2. Nhóm 2 38
3.2.3. Nhóm 3 43
3.2.4. Nhóm 4 47
3.2.5. Nhóm 5 49
CHƢƠNG 4: TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 51
4.1. Phƣơng pháp tính chỉ tiêu kinh tế 51
4.2. Tính kinh tế cho các phƣơng án đề xuất của các nhóm 52
4.2.1. Nhóm 1 52
4.2.2. Nhóm 2 53
4.3. Lựa chọn phƣơng án tối ƣu 57
CHƢƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO
PHƢƠNG ÁN ĐƢỢC CHỌN 59
5.1. Chọn số lƣợng và công suất máy biến áp 59
5.1.1. Chọn số lƣợng và công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp 59
5.1.2. Chọn số lƣợng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 60
5.2. Chọn sơ đồ nối dây cho các trạm 63
5.2.1.Trạm trung gian 63
5.2.2. Trạm hạ áp 63
5.2.3.Trạm tăng áp 65
5.2.4. Trạm liên thông. 66
CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CHẾ ĐỘ VÀ CÂN BẰNG CÔNG
SUẤT TRONG MẠNG ĐIỆN 67
6.1. Chế độ phụ tải cực đại 68
6.1.1. Đƣờng dây NĐ-1 68
6.1.2. Đƣờng dây NĐ-5-3 70
6.1.3. Các đƣờng dây NĐ-2 và NĐ-6 72
6.1.4. Đƣờng dây NĐ-4-HT 74

6.1.5. Các đƣờng dây HT-7, HT-8, và HT-9 77
6.1.6. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 77
6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 79
6.2.1. Đƣờng dây NĐ-2 79
6.2.2. Các đƣờng dây còn lại 81
6.2.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 81
6.3. Chế độ sự cố 83
6.3.1. Chế độ sau sự cố hỏng một tổ máy phát có công suất lớn nhất 83
6.3.2. Chế độ sau sự cố đứt một mạch đƣờng dây 88
6.3.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống 95
CHƢƠNG 7: TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN
PHƢƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 97
7.1. Tính điện áp tại các nút trong mạng điện 97
7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại (U
cs
= 121 kV) 97
7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu (U
cs
= 115 kV) 99
7.1.3. Chế độ phụ tải sự cố (U
cs
= 121 kV) 101
7.2. Lựa chọn phƣơng thức điều chỉnh điện áp 102
7.2.1. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định 106
7.2.2. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp bộ điều chỉnh điện áp dƣới tải . 108
CHƢƠNG 8: TÍNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT 112
8.1. Vốn đầu tƣ xây dựng lƣới điện 112
8.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện 113
8.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện 113
8.4. Các loại chi phí và giá thành 114

8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm 114
8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm 114
8.4.3. Giá thành truyền tải điện năng 114
CHƢƠNG 9: NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ ỔN
ĐỊNH 118
9.1. Các chế độ làm việc của hệ thống điện 118
9.1.1. Hệ thống điện 118
9.1.2. Các chế độ của hệ thống 118
9.1.3. Yêu cầu đối với các chế độ của hệ thống điện 119
9.2. Định nghĩa ổn định của hệ thống điện 120
9.2.1. Ổn định tĩnh 120
9.2.2. Ổn định động 120
9.2.3. Ổn định tổng quát 121
9.3.Mục tiêu và phƣơng pháp khảo sát ổn định động 121
9.3.1. Mục tiêu khảo sát ổn định động 122
9.3.2.Phƣơng pháp khảo sát ổn định động 122
CHƢƠNG 10 : LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ, TÍNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BAN
ĐẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 125
10.1. Lập sơ đồ thay thế 125
10.1.1. Sơ đồ hệ thống điện và thông số các phần tử 125
10.1.2. Tính toán quy đổi các thông số 127
10.2. Tính toán chế độ làm việc ban đầu 129
10.2.1. Sơ đồ tính toán chế độ xác lập: 129
10.2.2. Tính toán chế độ xác lập trƣớc khi ngắn mạch 129
CHƢƠNG 11: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA
Ở ĐẦU ĐƢỜNG DÂY PHÍA NHÀ MÁY ĐIỆN 131
11.1. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 131
11.1.1. Tính tổng trở phụ tải 131
11.1.2. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch 131
11.2. Đặc tính công suất sau ngắn mạch 134

11.3. Tính góc cắt và thời gian cắt 136
11.3.1. Tính góc cắt (Tính góc δ
cắt
bằng phuơng pháp diện tích). 136
11.3.2. Tính thời gian cắt 138

KẾT LUẬN CHUNG………………………………………………………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………

PHẦN I

THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC

Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 13 SV: Lê Văn Quy
CHƢƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI. XÁC ĐỊNH
SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
Trong công việc thiết kế lƣới điện khu vực, ta phải nắm đƣợc những yếu tố mấu
chốt và điển hình về nguồn cung cấp và phụ tải trong phạm vi thiết kế. Qua đó có thể
định hƣớng rõ ràng trong bản dự án hiện tại cũng nhƣ sự phát triển của nó trong tƣơng
lai. Với các thông số nhƣ tổng công suất đặt của nguồn, công suất cần cung cấp cho
các phụ tải, hệ số công suất, loại hộ tiêu thụ,… ta có thể xác định đƣợc kết cấu của
mạng điện và nhu cầu gia tăng phụ tải.
1.1. Nguồn điện
Lƣới điện thiết kế gồm 2 nguồn cung cấp là nhà máy nhiệt điện và hệ thống
điện.
Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn:

 Điện áp trên thanh góp hệ thống: U = 110 kV.
 Hệ số công suất trên thanh góp: cosφ
đm
= 0,85.
Để trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ
thống thiết kế làm việc bình thƣờng trong các chế độ vận hành cần phải có sự liên hệ
giữa hệ thống và nhà máy điện. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên
chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra do hệ thống
có công suất vô cùng lớn nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy điện, nói
cách khác công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ đƣợc lấy từ hệ thống
điện.
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy:
 Công suất định mức: 4 x 50 MW.
 Hệ số công suất định mức: cosφ
đm
= 0,85.
 Điện áp định mức: U
đm
= 10,5 kV.
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất
của các nhà máy nhiệt điện tƣơng đối thấp (khoảng 30 † 40%), đồng thời công suất tự
dùng của các nhà máy nhiệt điện thƣờng chiếm khoảng 6 † 15%, tuỳ theo loại nhà máy
nhiệt điện.
Đối với các nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định khi phụ tải có P ≥
70%P
đm
, còn khi P ≤ 30%P
đm
thì các máy phát ngừng làm việc.
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 14 SV: Lê Văn Quy
Công suất phát kinh tế của các máy phát ở nhà máy nhiệt điện thƣờng bằng (70
÷ 90)%P
đm
.
1.2. Phụ tải:
Nguồn điện cung cấp cho 9 phụ tải với các thông số cơ bản:
Bảng 1-1: Số liệu các phụ tải
Thông số
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
P
max
, MW
24
28
21
32
28

25
27
23
32
P
min
, MW
18
13
10
15
18
17
16
10
21
cosφ
đm

0,9
U
đm
,

kV
10
YC điều
chỉnh U
KT
KT

KT
KT
KT
T
KT
T
KT
Loại
I
I
III
I
I
I
I
I
I
T
max
, h
4500
Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 9 phụ tải trong đó có 8 hộ phụ tải là phụ
tải loại I với cùng hệ số cosφ
đm
= 0,9. Phụ tải loại I là những phụ tải quan trọng phải
đƣợc cung cấp điện một cách liên tục. Nếu gián đoạn cung cấp điện sẽ gây hậu quả
nghiêm trọng ảnh hƣởng lớn đến tình hình an ninh, quốc phòng, tính mạng con ngƣời,
gây thiết hại lớn về kinh tế do đó các hộ phụ tải loại I cần phải đƣợc cấp điện từ hai
nguồn hoặc hai phía trở lên, cụ thể là sử dụng đƣờng dây mạch kép hoặc trạm biến áp
có hai máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng nhƣ

đảm bảo chất lƣợng điện năng ở mọi chế độ vận hành. Còn phụ tải số 3 là phụ tải loại
III, đây là phụ tải có độ quan trọng thấp hơn, nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ không
gây thiệt hại lớn do đó ta chỉ cần sử dụng đƣờng dây đơn và trạm biến áp có một máy
biến áp để cung cấp điện.
Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện đƣợc tính nhƣ sau:
Q P .tg


.
S P jQ

22
S P Q

Từ cosφ
đm
= 0,9 => tgφ
đm
= 0,484
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 15 SV: Lê Văn Quy
Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu:
Bảng 1-2: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu
Hộ tiêu
thụ
P
max

,
MW
Q
max
,
MVAr
S
max
,

MVA
P
min
,
MW
Q
min
,
MVAr
S
min
,
MVA
1
24
11,62
26,67
18
8,72
20,00

2
28
13,55
31,11
13
6,30
14,44
3
21
10,16
23,33
10
4,84
11,11
4
32
15,49
35,56
15
7,26
16,67
5
28
13,55
31,11
18
8,72
20,00
6
25

12,10
27,78
17
8,23
18,89
7
27
13,07
30,00
16
7,75
17,78
8
23
11,13
25,56
10
4,84
11,11
9
32
15,49
35,56
21
1017
23,33
Tổng
240
116,16
266,67

138
66,84
153,33
Sơ đồ bố trí nguồn và phụ tải: (đơn vị: km)

Hình 1-1: Sơ đồ bố trí phụ tải
1
1
3
5
4
7
8
9
6
2
10 km
NĐ
HT
110km
90km

60km
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 16 SV: Lê Văn Quy
1.3. Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm quan trọng của năng lƣợng điện đó là khả năng truyền tải một cách
tức thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số
lƣợng nhận thấy đƣợc. 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 điện, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và 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.
Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thƣờng, 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 nhƣ sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy, phƣơng trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại
đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:
dttdmaxttNDHT
PPPPmPPP 


trong đó:
▪ P
NĐ
- tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;
▪ P

HT
- công suất tác dụng lấy từ hệ thống;
▪ P
tt
- công suất tiêu thụ trong mạng điện;
▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m = 1);
▪ ∑P
max
- tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;
▪ ∑ΔP - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính toán sơ bộ ta có thể lấy


max
P%5P
;
▪ P
td
- công suất tự dùng của các nhà máy, có thể lấy bằng 10% tổng công suất đặt
trong nhà máy;
▪ P
dt
- công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ lấy P
dt
= 10%∑P
max
,
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.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ cực đại đƣợc xác định ở
mục 1.2 bằng :
max
P 240 MW


Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
max
P 5% P 0,05.240 12 MW   


Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 17 SV: Lê Văn Quy
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
WM2050.4.1,0P%10P
dmtd


Tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
tt max td
P P P P 240 12 20 272 MW       


Nhƣ vậy, công suất mà hệ thống cung cấp cho phụ tải lúc này là:
HT tt ND
P P P 272 4.50 72 MW    

1.4. 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 đối với công suất tác dụng mà đối với cả 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 nhƣ
công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong
mạng sẽ tăng, ngƣợc lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm.
Vì vậy để đảm bảo chất lƣợng 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.
Phƣơng trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:
dttdbCLmaxttHTF
QQQQQQmQQQ 


trong đó:
▪ Q
F
- tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra;
▪ Q
HT
- công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;
▪ Q
tt
- công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện;
▪ m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1);
▪ ∑Q
max

- tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại.
▪ ∑ΔQ
L
- tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đƣờng dây
trong mạng điện;
▪ ∑Q
C
- tổng công suất phản kháng do điện dung của đƣờng dây sinh ra, khi tính
toán sơ bộ có thế lấy


CL
QQ
;
▪ ∑ΔQ
b
- tổng công suất phản kháng trong các trạm biến áp, khi tính toán sơ bộ
có thể lấy


maxb
Q%15Q
;
▪ Q
td
- công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện, ta lấy cosφ
td
= 0,75;
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 18 SV: Lê Văn Quy
▪ Q
dt
– công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phƣơng trình. Đối
với mạng điện thiết kế, công suất Q
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Q
dt
= 0.
Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,85 => tgφ
F
= 0,62
Hệ số công suất của hệ thống là cosφ = 0,85 => tgφ
HT
= 0,62
Hệ số công suất tự dùng là cosφ
td
= 0,75 => tgφ
td
= 0,88
Nhƣ vậy, tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra là:
F dm F
Q = P .tgφ = 200.0,62 =124 MVAr

Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là:
HT HT HT
Q = P .tgφ = 72.0,62 = 44,64 MVAr

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại đƣợc xác định
ở mục 1.2 bằng:
max
Q 116,24 MVAr


Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
b max
ΔQ =15% Q = 0,15.116, 24 =17,44 MVAr


Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
td td td
Q P .tg 20.0,88 17,6 MVAr   

Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện:
tt max b td
Q Q Q Q 116,24 17,44 17,6 151,28MVAr       


Tổng công suất phản kháng đƣợc cung cấp từ hệ thống và nhà máy:
F HT
Q +Q =124+44,64 =168,64 MVAr

Từ các 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 công suất
phản kháng trong mạng điện thiết kế.
1.5. Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn
Vì trong mạng điện thiết kế, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ

thống làm nhiệm vụ cân bằng công suất.
1.5.1. Chế độ phụ tải cực đại
Nhà máy nhiệt điện cho phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất định mức,
trong hệ thống này ta cho nhà máy phát cố định 85%P
đm
. Ta xác định công suất phát
của hệ thống để công suất đƣợc cân bằng.
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 19 SV: Lê Văn Quy
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
ktND dm
P = 85%.P = 0,85.200 =170 MW

Công suất phản kháng của nhà máy ở chế độ phụ tải cực đại:
ND kt ND
Q = P .tgφ =170.0,62 = 105,4 MVAr

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy tính sơ bộ nhƣ sau:
td dm
P =10%P = 0,1.200 = 20 MW

Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
td td td
Q = P .tgφ = 20.0,88 =17,6 MVAr

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lƣới ở chế độ cực đại:
ycmax max td

P = P + ΔP +P = 240 + 0,05.240 + 20 = 269 MW
  

Lƣợng công suất tác dụng phát lên lƣới do hệ thống đảm nhiệm:
vhHTmax ycmax kt
P = P -P = 269-170 = 99 MW


Lƣợng công suất phản kháng phát lên lƣới do hệ thống đảm nhiệm:
vhHTmax vhHTmax HT
Q = P .tgφ = 99.0,62 = 61,38 MVAr

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lƣới ở chế độ cực đại:
ycmax max b td
Q = Q + ΔQ +Q
=116,24+0,15.116,24+17,6 =148,64 MVAr
  

Tổng công suất phản kháng đƣợc cung cấp từ nhà máy và hệ thống:
ND vhHTmax
Q +Q =105,4+61,38 =166,78 MVAr

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế
độ phụ tải cực đại.
1.5.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
Ở chế độ phụ tải cực tiểu ta cho ngừng một tổ máy để bảo dƣỡng, ba tổ máy
còn lại phát trong khoảng kinh tế bằng 85% công suất định mức.
Công suất tác dụng kinh tế của nhà máy nhiệt điện lúc này là:
kt

P = 85%.3.50 =127,5 MW

Công suất phản kháng của nhà máy ở chế độ phụ tải cực tiểu:
kt kt ND
Q = P .tgφ =127,5.0,62 = 79,05 MVAr

Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 20 SV: Lê Văn Quy
Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:
td dm
P =10%P = 0,1.200 = 20 MW

Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
td td td
Q = P .tgφ = 20.0,88 =17,6 MVAr

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lƣới ở chế độ cực tiểu:
ycmin min td
P = P + ΔP + P =138+0,05.240 +20 = 162,75 MW
  

Lƣợng công suất phát lên lƣới do hệ thống đảm nhiệm:
vhHTmin ycmin kt
P = P -P =162,75-127,5 = 35,25 MW


Lƣợng công suất phản kháng phát lên lƣới do hệ thống đảm nhiệm:

vhHTmin vhHTmin HT
Q = P .tgφ = 35,25.0,62 = 21,86 MVAr

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lƣới ở chế độ cực tiểu:
ycmin min b td
Q = Q + ΔQ +Q
= 66,84+0,15.66,84+17,6 = 88,09 MVAr
  

Tổng công suất phản kháng đƣợc cung cấp từ nhà máy và hệ thống:
ND vhHTmin
Q +Q = 79,05+21,86 =100,91 MVAr

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế
độ phụ tải cực tiểu.
1.5.3. Chế độ sự cố
Ta xét với trƣờng hợp sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra là hỏng một tổ máy của
nhà máy nhiệt điện. Khi đó nhà máy phát lên lƣới 100% công suất định mức thì công
suất phát của nhà máy lúc này là:
WM15050.3P
sc


Công suất phản kháng của nhà máy lúc này là:
sc sc ND
Q = P .tgφ =150.0,62 = 93 MVAr

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:
td dm

P 10%.P 0,1.200 20 MW  

Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy lúc này là:
td td td
Q = P .tgφ = 20.0,88 =17,6 MVAr

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lƣới ở chế độ sự cố:
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 21 SV: Lê Văn Quy
ycsc max td
P = P + ΔP + P = 240 + 0,05.240 + 20 = 265,2 MW
  

Lƣợng công suất tác dụng phát lên lƣới do hệ thống đảm nhiệm:
vhHTsc ycsc sc
P = P -P = 265,2-150 =115,2 MW


Lƣợng công suất phản kháng phát lên lƣới do hệ thống đảm nhiệm:
vhHTsc vhHTsc HT
Q = P .tgφ = 115, 2.0,62 = 71,42MVAr

Tổng công suất phản kháng yêu cầu của lƣới ở chế độ sự cố:
ycsc max b td
Q = Q + ΔQ +Q
=116,24+0,15.116,24+17,6 =146,88 MVAr
  

Tổng công suất phản kháng đƣợc cung cấp từ nhà máy và hệ thống:
ND vhHTsc
Q +Q = 93+71,42 =164,42 MVAr

Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản
kháng yêu cầu nên không cần bù công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế ở chế
độ phụ tải sau sự cố.
Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phƣơng thức
vận hành của nhà máy và hệ thống trong các chế độ nhƣ sau:
Bảng 1-3: Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống
Chế độ vận hành
Giá trị
Nhà máy nhiệt điện
Hệ thống
Chế độ cực đại
P, MW
170
99
Q, MVAr
105,4
61,38
Số tổ
4
-
Chế độ cực tiểu
P, MW
127,5
30,15
Q, MVAr

79,05
18,69
Số tổ
3
-
Chế độ sự cố
P, MW
150
115,2
Q, MVAr
93
71,42
Số tổ
3
-
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 22 SV: Lê Văn Quy
CHƢƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN
ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI
2.1. Đề xuất các phƣơng án nối dây
Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn
và liên tục, nhƣng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế. Muốn đạt đƣợc yêu cầu này ngƣời ta
phải tìm ra phƣơng án hợp lý nhất trong các phƣơng án vạch ra đồng thời đảm bảo
đƣợc các chỉ tiêu kỹ thuật.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
 Đảm bảo an toàn cho ngƣời và thiết bị.
 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

 Đảm bảo chất lƣợng điện năng.
 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.
 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển.
Trong thiết kế hiện nay, để chọn đƣợc sơ đồ tối ƣu của mạng điện ngƣời ta sử
dụng phƣơng pháp nhiều phƣơng án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn
cung cấp, cần dự kiến một số phƣơng án và phƣơng án tốt nhất sẽ chọn đƣợc trên cơ
sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phƣơng án đó. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ
đơn giản. Các sơ đồ phức tạp hơn đƣợc chọn trong trƣờng hợp khi các sơ đồ đơn giản
không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
Những phƣơng án đƣợc lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những
phƣơng án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lƣợng
cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết
kế, trƣớc 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 đƣờng dây hai mạch hay mạch vòng.
Các hộ tiêu thụ loại III đƣợc cung cấp điện bằng đƣờng dây một mạch.
Để chọn đƣợc sơ đồ tối ƣu của mạng điện ta sử dụng phƣơng pháp chia lƣới
điện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phƣơng án nối dây, dựa trên các
chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn đƣợc một phƣơng án tối ƣu của từng nhóm. Vì
các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phƣơng án tối
ƣu của các nhóm lại ta đƣợc sơ đồ tối ƣu của mạng điện.
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 23 SV: Lê Văn Quy
Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp chia nhóm :
- Ƣu điểm: phƣơng pháp này giúp ta chọn đƣợc sơ đồ tối ƣu nhất mà các phƣơng

pháp khác chƣa thực hiện đƣợc.
- Nhƣợc điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lƣợng và vị trí địa lý của các
phụ tải. Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều khó
khăn.
Việc chia nhóm sẽ đƣợc thực hiện nhƣ sau: trƣớc tiên dựa vào vị trí địa lý và
công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải đƣợc lấy công
suất từ nguồn nào. Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ đƣợc cung cấp từ
nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng ta sẽ xét đến
công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó để đƣa ra quyết
định nối phụ tải đó với nguồn nào. Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các
nhóm. Việc vạch phƣơng án sẽ đƣợc tiến hành đối với mỗi nhóm. Cụ thể nhƣ sau:
Nhƣ đã tính ở mục 1.5 ta có:
kt td
P 170 MW, P 20 MW
; khi tính toán sơ bộ , ta
có thể lấy một cách gần đúng :
∑ΔP = 5%.∑P
max
= 5%.240 = 12 MW
Dựa vào vị trí các phụ tải, nếu phụ tải 1, 2, 3, 5, 6 nối với nhà máy nhiệt điện thì
sơ bộ ta tính đƣợc lƣợng công suất truyền từ NĐ vào phụ tải 4 là:
4 kt td 6 7 8 9 10 N
P P -P -(P P P P P )- P 170-20-126-12 12 32 MW        
Lƣợng công suất còn thiếu là 20 MW sẽ do hệ thống truyền về.
Nhƣ vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ phụ
tải lân cận nó là 1, 2, 3, 5, 6; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phủ tải là 7, 8,
9. Nhà máy và hệ thống liên hệ thông qua đƣờng dây liên lạc nối qua phụ tải 4.
Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các
nhóm nhỏ. Phía nhà máy nhiệt điện đƣợc chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm
hai nhóm. Cụ thể là:

▪ Nhóm 1 gồm nhà máy nhiệt điện, hệ thống, phụ tải 4.
▪ Nhóm 2 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1, phụ tải 3, phụ tải 5.
▪ Nhóm 3 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 2, phụ tải 6
▪ Nhóm 4 gồm hệ thống, phụ tải 7, phụ tải 8.
▪ Nhóm 5 gồm hệ thống, phụ tải 9.
Để vạch ra đƣợc các phƣơng án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ƣu
điểm, nhƣợc điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu của các
phụ tải:
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 24 SV: Lê Văn Quy
Mạng điện hình tia:
- Ưu điểm:
 Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các bảo vệ rơle đơn
giản, dễ tính toán và vận hành lƣới.
 Khi sự cố một đƣờng dây không ảnh hƣởng đến các phụ tải khác, dễ xác
định đƣợc nơi có sự cố.
 Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có.
- Nhược điểm:
 Độ tin cậy cung cấp điện thấp.
 Vốn đầu tƣ lớn do tổng chiều dài đƣờng dây và số thiết bị đóng cắt trên
đƣờng dây lớn.
Mạng điện liên thông:
- Ưu điểm:
 Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì làm trên cùng một tuyến đƣờng dây.
 Vốn đầu tƣ rẻ do tổng chiều dài đƣờng dây ngắn.
 Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn hình tia.
- Nhược điểm:

 Khi xảy ra sự cố ở đoạn đƣờng dây gần nguồn thì sẽ gây ảnh hƣởng tới
toàn bộ phụ tải phía sau nó.
 Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao hon so với sơ đồ hình tia.
 Bị giới hạn công suất chuyền tải trên đƣờng dây, tổng công suất không
đƣợc quá lớn.
Mạng điện mạch vòng:
- Ưu điểm:
 Mỗi phụ tải đều đƣợc nhận điện từ hai phía nên độ tin cậy cao.
 Vốn đầu tƣ ít hơn do chiều dài đƣờng dây ngắn, và là đƣờng dây đơn.
- Nhược điểm:
 Số lƣợng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn.
 Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.
 Vận hành phức tạp hơn.
Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lưới Điện

GVHD : Th.s Hoàng Thu Hà 25 SV: Lê Văn Quy