Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện hoàng gia vang

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC VÀ TÍNH TOÁN
CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN BẰNG PSS/E




Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: HOÀNG GIA VANG
Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN
Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp : Đ4H3
Khoá : 2009 - 2014



Hà Nội, tháng 01 năm 2014
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc
gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống
xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là
tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển.

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của nước ta trong giai đoạn hiện nay
yêu cầu sản lượng điện không ngừng tăng .Để thực hiện điều đó cần phát triển và mở
rộng các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện công suất lớn.Điều này
đặt ra những nhiệm vụ quan trọng đối với các kỹ sư ngành hệ thống điện.Một trong
những nhiệm vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện.
Thiết kế là một lĩnh vực quan trọng và khó khăn trong công việc của người kỹ
sư.Thiết kế các mạng và hệ thống điện đòi hỏi phải biết vận dụng tốt những kiến thức
lý thuyết và kinh nghiệm để giải quyết những vấn đề có tính chất tổng hợp ,phức tạp
thường gặp trong thực tế.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao
cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực và ứng dụng phần mềm
PSS/E để tính toán trào lưu công suất”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:
 Phần I: từ chương 1 đến chương 6 với nội dung : Thiết kế mạng lưới
điện khu vực 110 (kV).
 Phần II: gồm chương 7 và chương 8 với nội dung: “Tính toán lại chế độ
xác lập của lưới điện sau khi đã điều chỉnh đầu phân áp bằng phần mềm PSS/E.
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy Cô giáo của
Trường Đại Học Điện Lực, đặc biệt là các Thầy Cô trong khoa Hệ Thống Điện đã
hướng dẫn, truyền đạt và giảng dạy những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành
tốt đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã đọc, phản biện và góp ý kiến để
em hoàn chỉnh đồ án.
Đặc biệt, em xin cảm ơn Thầy giáo: TS. Nguyễn Đăng Toản là người trực
tiếp hướng dẫn em thực hiện và hoàn thành đồ án.
Trong quá trình thực hiện thực hiện đồ án, những thiếu sót, sai lầm là không thể
tránh khỏi.Mong Thầy Cô, góp thêm những ý kiến để bản thiết kế của em được hoàn
thiện và giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, 09 tháng 01 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Hoàng Gia Vang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
MỤC LỤC
PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 1

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 nhiệt điện 2
1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN 3
1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng 5
1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng 6
1.3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 9
1.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 9
1.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 9
1.3.3. Chế độ sự cố 10
1.4. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 10
1.4.1. Những vấn đề cần quan tâm 10
1.4.2. Các phương án 11
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 14
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 15
2.1. NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 15
2.1.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện 15
2.1.2. Chọn tiết diện dây dẫn 15
2.1.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 16
2.2. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 17
2.2.1. Nhóm I 17
2.2.2. Nhóm II 26
2.2.3. Nhóm III 29
2.2.4. Nhóm IV 33
2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 37
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 38
3.1. NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KINH TẾ CÁC NHÓM 38
3.2. TÍNH TOÁN KINH TẾ CÁC NHÓM 39

3.2.1. NHÓM I 39
3.2.2. Nhóm II 41
3.2.3. Nhóm III 42
3.2.4. Nhóm IV 44
3.3. KẾT LUẬN 44
3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 46
CHƯƠNG 4. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƯƠNG
ÁN TỐI ƯU 47
4.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 47
4.1.1. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy
điện 47
4.1.2. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp 47
4.2. CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 49
4.2.1. Trạm biến áp tăng áp 49
4.2.2. Trạm biến áp trung gian 50
4.2.3. Trạm biến áp hạ áp 50
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 51
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP MẠNG LƯỚI ĐIỆN BẰNG
VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/E 52
5.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 52
5.1.1. Giới thiệu chương trình PSS/E 52
5.2. TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 53
5.2.1. Điện áp các nút trong mạng điện 53
5.2.2. Trở kháng của đường dây (Tính cho một dây đơn) 53
5.2.3. Máy biến áp hai cuộn dây (Tính cho một máy) 54
5.2.4. Máy phát điện (Tính cho một máy phát) 55
5.3. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 55
5.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 55
5.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 65
5.3.3. Chế độ sự cố 71

5.4. Kết luận chương 5 73
CHƯƠNG 6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 74
6.1. TÍNH TOÁN CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO TRẠM 1 76
6.2. TÍNH TOÁN CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO TRẠM 3 77
6.3. CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CHO CÁC TRẠM CÒN LẠI 79
PHẦN II :TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI SAU KHI ĐÃ ĐIỀU
CHỈNH ĐẦU PHÂN ÁP BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E 81
CHƯƠNG 7. MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ
BẰNG PHẦN MỀM PSS/E 81
7.1. TÍNH TOÁN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA CÁC MBA 81
7.2. TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 82
7.2.1. Chế độ phụ tải cực đại 82
7.2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 88
7.2.3. Chế độ sự cố 94
7.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 7 95
CHƯƠNG 8. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KĨ THUẬT CỦA MẠNG
ĐIỆN 96
8.1. VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 96
8.2. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 97
8.3. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG 97
8.4. TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 98
8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm 98
8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm 98
8.4.3. Giá thành truyền tải 98
8.4.4. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 98
8.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 8 99

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1. Các số liệu về phụ tải 3
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải 4

Bảng 1-3. Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải 8
Bảng 1-4. Thông số của phụ tải trước và sau khi bù 9
Bảng 1-5. Hình thức vận hành của nguồn cung cấp 10
Bảng 2-1.Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I 18
Bảng 2-2. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm I 19
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 20
Bảng 2-5. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I 22
Bảng 2-6. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm I 23
Bảng 2-7. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm I 24
Bảng 2-8. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm I 25
Bảng 2-9. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II 26
Bảng 2-10. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm II 26
Bảng 2-11. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm II 27
Bảng 2-12. Giá trị tổn thất điện áp của phương án 1 nhóm II 27
Bảng 2-13. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II 28
Bảng 2-14. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm II 28
Bảng 2-15. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm II 28
Bảng 2-16. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm II 29
Bảng 2-17. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm III 29
Bảng 2-18. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm III 30
Bảng 2-19. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm III 30
Bảng 2-20. Giá trị tổn thất điện áp của phương án 1 nhóm III 30
Bảng 2-21. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III 31
Bảng 2-22. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm III 32
Bảng 2-23. Thông số của đường dây phương án 2 nhóm III 32
Bảng 2-24. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 33
Bảng 2-25. Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV 35
Bảng 2-26. Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV 36
Bảng 2-27. Thông số của tất cả các đường dây nhóm IV 36

Bảng 2-28. Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV 37
Bảng 2-29. Chỉ tiêu kỹ thuật các phương án so sánh 37
Bảng 3-1. Thông số của đường dây phương án 1 39
Bảng 3-2. Giá thành đường dây trên không một mạch 110kV 40
Bảng 3-3. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 40
Bảng 3-4. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 41
Bảng 3-5. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 41
Bảng 3-6. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 42
Bảng 3-7. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 43
Bảng 3-8. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 43
Bảng 3-9. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong nhóm IV 44
Bảng 3-10. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế cho các nhóm 44
Bảng 3-11. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phương án so sánh 45
Bảng 4-1. Các thông số của máy biến áp tăng áp 47
Bảng 4-2. Kết quả tính toán chọn MBA hạ áp 48
Bảng 4-3. Bảng thông số của MBA hạ áp 49
Bảng 5-1. Thông số đường dây trong hệ đơn vị tương đối 54
Bảng 5-2. Bảng thông số máy biến áp dạng đơn vị tương đối 55
Bảng 5-3. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến
áp 63
Bảng 5-4. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của
các trạm 64
Bảng 5-5. Công suất của phụ tải trong chế độ cực tiểu 65
Bảng 5-6. Giá trị S
pt
và S
gh
của các trạm hạ áp 66
Bảng 5-7. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của
các trạm 71

Bảng 5-8. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp của
các trạm 72
Bảng 6-1. Thông số điều chỉnh của MBA có đầu phân áp cố định 74
Bảng 6-2. Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dưới tải 75
Bảng 6-3. Điện áp các đầu phân áp của MBA trong các chế độ 80
Bảng 7-1. Điện áp các đầu phân áp của MBA trong các chế độ 81
Bảng 7-2. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến
áp 87
Bảng 7-3. Kết quả tính toán điện áp của các nút và tổn thất điện áp trên các nhánh
đường dây 88
Bảng 7-4. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến
áp 92
Bảng 7-5. Kết quả tính toán điện áp của các nút và tổn thất điện áp trên các nhánh
đường dây 93
Bảng 7-6. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây và trong máy biến
áp 94
Bảng 7-7.Kết quả điện áp của các nút và tổn thất điện áp trên đường dây 95
Bảng 8-1. Vốn đầu tư và tổn thất cho các trạm tăng áp và hạ áp 96
Bảng 8-2. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 99
DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 4
Hình 1-2. Sơ đồ mạng điện nhóm I 12
Hình 1-3. Sơ đồ mạng điện nhóm II 13
Hình 1-4. Sơ đồ mạng điện nhóm III 13
Hình 1-5. Sơ đồ mạng điện nhóm IV 13
Hình 2-1. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 17
Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 20
Hình 2-3. Giả thiết chiều công suất trong mạng phương án 2 nhóm I 21
Hình 2-4. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II 26
Hình 2-5. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm II 27

Hình 2-7. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm III 30
Hình 2-8. Sơ đồ mạng điện nhóm IV 33
Hình 3-1. Phương án tối ưu của mạng điện 45
Hình 4-1. Sơ đồ trạm biến áp của NĐ 49
Hình 4-2. Sơ đồ trạm biến áp trung gian 50
Hình 4-3. Sơ đồ bộ đường dây – máy biến áp 51
Hình 4-4. Sơ đồ cầu trong trạm biến áp hạ áp 51
Hình 5-1. Sơ đồ khối chương trình PSS/E 52
Hình 5-2. Thông số của nút 56
Hình 5-3. Thông số nhà máy điện 56
Hình 5-4. Thông số máy phát điện 57
Hình 5-5. Thông số tải 57
Hình 5-6. Thông số nhánh 57
Hình 5-7. Thông số tụ bù 58
Hình 5-8. Thông số MBA hai cuộn dây 58
Hình 5-9. Hộp thoại lưu file Case Data 58
Hình 5-10. Hộp thoại tùy chỉnh tính trào lưu công suất 59
Hình 5-11. Kết quả tính trào lưu công suất 60
Hình 5-12. Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 60
Hình 5-13. Kết quả dòng công suất từ HT tới các phụ tải 61
Hình 5-14. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 61
Hình 5-15. Kết quả tính cho nhánh HT-2 61
Hình 5-16. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 61
Hình 5-17. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 61
Hình 5-18. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 62
Hình 5-19. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 62
Hình 5-20. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 62
Hình 5-21. Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 62
Hình 5-22. Kết quả điện áp các nút ở hệ đơn vị tương đối 64
Hình 5-23. Thông số của nút 66

Hình 5-24. Thông số máy phát điện 67
Hình 5-25. Thông số tải 67
Hình 5-26. Kết quả tính trào lưu công suất 67
Hình 5-27. Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 68
Hình 5-28. Kết quả dòng công suất từ HT tới các phụ tải 68
Hình 5-29. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 68
Hình 5-30. Kết quả tính cho nhánh HT-2 68
Hình 5-31. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 69
Hình 5-32. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 69
Hình 5-33. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 69
Hình 5-34. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 69
Hình 5-35. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 69
Hình 5-36. Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 70
Hình 5-37. Kết quả điện áp các nút ở hệ đơn vị tương đối 70
Hình 5-38. Thông số nhánh NM-1 khi sự cố 71
Hình 5-39. Điện áp phía cao trạm hạ áp 1 sau sự cố 71
Hình 5-40. Điện áp phía hạ của trạm hạ áp 1 sau sự cố 72
Hình 5-41. Điện áp phía cao áp của trạm hạ áp 1 sau sự cố 72
Hình 5-42. Điện áp phía hạ của trạm hạ áp 1 sau sự cố 72
Hình 7-1.Thông số đầu phân áp của MBA 82
Hình 7-2. Kết quả tính trào lưu công suất 83
Hình 7-3. Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 83
Hình 7-4. Kết quả dòng công suất từ HT tới các phụ tải 84
Hình 7-5. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 84
Hình 7-6. Kết quả tính cho nhánh HT-2 84
Hình 7-7. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 84
Hình 7-8. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 84
Hình 7-9. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 85
Hình 7-10. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 85
Hình 7-11. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 85

Hình 7-12. Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 85
Hình 7-13. Sơ đồ Diagram của lưới điện 86
Hình 7-14. Kết quả điện áp các nút ở hệ đơn vị tương đối 87
Hình 7-15. Thông số đầu phân áp của máy biến áp 89
Hình 7-16. Kết quả tính trào lưu công suất 89
Hình 7-17. Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 90
Hình 7-18. Kết quả dòng công suất từ HT tới các phụ tải 90
Hình 7-19. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 90
Hình 7-20. Kết quả tính cho nhánh HT-2 90
Hình 7-21. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 91
Hình 7-22. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 91
Hình 7-23. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 91
Hình 7-24. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 91
Hình 7-25. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 91
Hình 7-26. Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 92
Hình 7-27. Kết quả điện áp các nút ở hệ đơn vị tương đối 93

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
HT
Hệ thống điện
NĐ, NMNĐ
Nhà máy nhiệt điện
MPĐ
Máy phát điện
MBA
Máy biến áp
TBA
Trạm biến áp
PA
Phương án

CĐXL
Chế độ xác lập
CĐQĐ
Chế độ quá độ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 1


PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
 Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải.
 Chương 2: Tính toán kỹ thuật các phương án.
 Chương 3:Tính toán chỉ tiêu kinh tế các phương án và lựa chọn
phương án tối ưu.
 Chương 4: Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ trạm cho phương án tối
ưu.
 Chương 5: Tính toán chế độ xác lập của mạng điện bằng việc sử dụng
phần mềm PSS/E.
 Chương 6: Điều chỉnh điện áp trong mạng điện.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 2

CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1. NGUỒN CUNG CẤP
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 :

cos 0,9.

Điện áp định mức thanh cái :
đm
U 110(kV).

Để đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành
cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện (HT) và nhà máy nhiệt điện (NĐ) để có thể
trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết. 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.
1.1.2. Nhà máy nhiệt điện
Công suất đặt :
NĐ
P 4 60 240(MW).  

Hệ số công suất :
cos 0,85.

Điện áp định mức :
đm
U 10,5(kV).

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%
).
Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải
đm
P 70%P
;

khi
đm
P 30%P
,các máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các máy phát nhà máy nhiệt điện thường bằng
đm
(70 90%)P
. Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng
đm
85%P .

Do đó khi phụ tải cực đại cả 4 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác dụng
phát ra của nhà máy nhiệt điện bằng:
kt
P 85% 4 60 204(MW).   

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến cho ngừng một tổ máy,3 máy phát còn lại sẽ
phát
đm
85%P
,do đó tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt điện là:
kt
P 85% 3 60 153(MW)   

Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát
đm
100%P
, như vậy
tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy nhiệt điện là:
P 3 60 180(MW)  

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ HT.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 3

1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN
Hệ thống thiết kế cung cấp điện cho 8 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
50
38
30
45
36
35

35
P
min
(MW)
0,7.P
max
đm
cos

0,88
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

1
1
1
1
3
T
max
(h)
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500

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

max max max
S P jQ

22
max max max
S P Q

đm đm
Cos 0,88 tg 0,54    

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.




ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 4

Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải
Phụ tải
P
max
(MW)
Q
max
(MVAr)
S
max
(MVA)
P
min
(MW)
Q
min
(MVAr)
S
min

(MVA)
1
40
21,600
45,455
28,000
15,120
31,818
2
50
27,000
56,818
35,000
18,900
39,773
3
38
20,520
43,182
26,600
14,364
30,227
4
30
16,200
34,091
21,000
11,340
23,864
5

45
24,300
51,136
31,500
17,010
35,795
6
36
19,440
40,909
25,200
13,608
28,636
7
35
18,900
39,773
24,500
13,230
27,841
8
35
18,900
39,773
24,500
13,230
27,841
Tổng
309
166,860

351,136
216,300
116,802
245,795
Mặt bằng bố trí nguồn và phụ tải như hình vẽ:
3
4
5
6
1
2
HTĐ
NMNĐ
50,99 km
67,08 km
53
,
85
km
36,06 km
44,72 km
53,85 km
30 km
50,99 km
36,06 km
63,25 km
31,62 km
50,99 km
8
7

Hình 1-1. Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải
Nhận xét : Theo sơ đồ địa lý 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 lưới điện ta có thể phân thành 2 vùng
phụ tải như sau:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 5

 Vùng 1 được cấp điện từ nhà máy nhiệt điện: Gồm 4 phụ tải 3,4,5 và 6.
 Vùng 2 được cấp điện từ hệ thống điện: Gồm 3 phụ tải 2,7 và 8.
 Riêng phụ tải 1 là hộ phụ tải loại I đóng vai trò liên kết giữa HT và NĐ nên
được cấp điện từ 2 nguồn.
Trong 8 phụ tải,có 7 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III. Phụ tải loại I có yêu cầu về
độ tin cậy cung cấp điện cũng như chất lượng điện năng cao. Vì hộ loại I nếu xảy ra
mất điện sẽ gây thiệt hại lớn về kinh tế, chính trị và thậm chí là liên quan đến tính
mạng con người, nên khi thiết kế đối với các phụ tải loại I ta phải cấp điện bằng đường
dây kép hoặc mạch vòng.
Phụ tải loại III là phụ tải 8.Phụ tải loại III là phụ tải không quan trọng nên được cấp
điện từ đường dây lộ đơn.
 Phụ tải ở xa nguồn nhất là phụ tải 3: l
3
= 67,08(km).
 Phụ tải ở gần nguồn nhất là phụ tải 6: l
6
=36,06 km).
 Phụ tải có công suất nhỏ nhất là phụ tải 4:
4
S

=30+j16,2(MVA).
 Phụ tải có công suất lớn nhất là phụ tải 2:
5
S
=50+j27(MVA).
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.
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 :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 6


NĐ
P
: tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế.

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

định mức 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 309(MW)


Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
max
P 5% P 5% 309 15,45(MW)    


Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy là :
td đm
P 10%P 10% 240 24(MW)   

Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện là :
tt
P 309 15,45 24 348,45(MW)   

Tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là:
NĐ đm
P 85%xP 85%.4.60 204(MW)  

Trong chế độ cực đại, HT cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:
HT tt NĐ
P P P 348,45 204 144,45(MW)    

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:

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

trong đó:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 7


NĐ
Q
:tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế.


HT
Q
: công suất phản kháng do HT cung cấp.

bù
Q
: công suất phản kháng cần bù cho lưới điện.

tt
Q
: tổng công suất phản kháng tiêu thụ.

max
Q

: tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại.

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 NĐ phát ra theo chế độ kinh tế bằng:
NĐ NĐ NĐ
Q P .tg 85%.4.60.0,62 126,48(MVAr) (cos 0,85 tg 0,62)        

Công suất phản kháng do HT cung cấp:
HT HT HT
Q P .tg 144,45.0,484 69,914(MVAr)   

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại xác định theo
Bảng 1-2:
max
Q 166,860(MVAr)


Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp:
b max
Q 15% Q 15% 166,860 25,029(MVAr)    


Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
 
td td td
Q P .tg 24.0,882 21,168 MVAr   

Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
tt
Q 166,860 25,029 21,168 213,057(MVAr)   

Tổng công suất phản kháng cần bù:
bù tt NĐ HT
Q Q (Q Q ) 213,057 (126,48 69,914) 16,663(MVAr)      


Nhận xét :
Từ kết quả trên ta xác định được tổng công suất bù sơ bộ Q
b
=16,663(MVAr).Từ
lượng công suất bù tổng này đem phân chia bù tại các phụ tải theo nguyên tắc: ưu tiên
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 8

phụ tải càng có

cos

thấp và càng xa thì càng được phân chia bù công suất phản
kháng nhiều, nhưng hệ số
cos
không được quá 0,95, còn lại ta bù cho hộ phụ tải ở
gần .
Do 8 phụ tải đều có
cos
=0,88 nên ta tiến hành bù cho những hộ phụ tải xa trước
và bù tới
cos
=0,9.
Bảng 1-3. Khoảng cách từ nguồn đến phụ tải
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
l(km)
NĐ:50,99
HT:30
50,99
67,08
53,85
53,85

36,06
36,06
63,25
Công thức tính
bù
Q
= P
i
(tg

1
- tg

) = Q
i
- P
i
tg


trong đó :


1
,

:Các pha trước và sau khi bù
 Cos

= 0,9


tg

=0,484
Phụ tải3 : Q
bù3
= Q3 –P3.tg


= 20,520-38.0,484 = 2,128 (MVAr)
Phụ tải8 : Q
bù8
= Q8 –P3.tg


= 18,90-35.0,484 = 1,96 (MVAr)
Phụ tải4 : Q
bù4
= Q4 –P4.tg


= 16,20-30.0,484 = 1,68(MVAr)
Phụ tải5 : Q
bù5
= Q5 –P5.tg


= 24,30-45.0,484 = 2,52 (MVAr)
Phụ tải2 : Q
bù2

= Q2 –P2.tg


= 27-50.0,484 = 2,8 (MVAr)
Phụ tải 6: Q
bù6
= Q6 –P6.tg


= 19,44-36.0,484 = 2,016 (MVAr)
Phụ tải 7: Q
bù7
= Q7 –P6.tg


= 18,90-35.0,484 = 1,96 (MVAr)
Phụ tải 1: Q
bù1
= Q
bù
–(Q
bù3
+Q
bù8
+ Q
bù4
+ Q
bù5
+Q
bù2

+ Q
bù6
+Q
bù7
)
= 16,663-(2,128+1,96+1,68+2,52+2,8+2,016+1,96)
= 1,599(MVAr)
Q
bù1
= Q1 – P
1
.tg

1

tg

1
=
1 ù1
1
b
QQ
P

=
21,6 1,599
40

=0,50


Cos

1
=0,9.
Kết Luận: Tất cả các phụ tải ta bù lên Cos

=0,9.Ta có bảng tính toán lại thông số
của phụ tải như sau:


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 9

Bảng 1-4. Thông số của phụ tải trước và sau khi bù
Phụtải
Trước khi bù
Sau khi bù
P
max
(MW)
Q
max
(MVAr)
Cos


P
max

(MW)
Q
max
(MVAr)

Q
bù
(MVAr)
Cos


S
max
(MVAr)
1
40
21,600
0,88
40
20,001
1,599
0,9
44,722
2
50
27,000
0,88
50
24,2
2,8

0,9
55,549
3
38
20,520
0,88
38
18,392
2,128
0,9
42,217
4
30
16,200
0,88
30
14,52
1,68
0,9
33,330
5
45
24,300
0,88
45
21,78
2,52
0,9
49,994
6

36
19,440
0,88
36
17,424
2,016
0,9
39,995
7
35
18,900
0,88
35
16,94
1,96
0,9
38,884
8
35
18,900
0,88
35
16,94
1,96
0,9
38,884
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% 4 60 204(MW)    

Công suất tác dụng tự dùng của NĐ :
td đm
P 10%P 10% 4 60 24(MW)    

Công suất phát lên lưới của NĐ là :
NĐ kt td
P P P 204 24 180(MW)    

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:
yc pt
P P P 309 5% 309 324,45(MW)      


Công suất lấy từ thanh góp HT :
HT yc NĐ
P P P 324,45 180 144,45(MW)    

1.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
Công suất phát kinh tế của NĐ :
kt
P 85% 3 60 153(MW)   

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:
td đm
P 10%P 10% 3 60 18(MW)    

Công suất phát lên lưới của NĐ là:
NĐ kt td

P P P 153 18 135(MW)    

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:
yc pt
P P P 216,3 5% 216,3 227,115(MW)      


Công suất lấy từ thanh góp HT :
HT yc NĐ
P P P 227,115 135 92,115(MW)    

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LƯỚI ĐIỆN

SVTH : Hoàng Gia Vang Page 10

1.3.3. Chế độ sự cố
Công suất phát kinh tế của NĐ :
kt
P 3 60 180(MW)  

Công suất tác dụng tự dùng của NĐ :
td đm
P 10%P 10% 3 60 18 (MW)    

Công suất phát lên lưới của NĐ :
NĐ kt td
P P P 180 18 162(MW)    

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

P P P 309 5% 309 324,45(MW)      


Công suất lấy từ thanh góp HT:
HT yc NĐ
P P P 324,45 162 162,45(MW)    

Kết quả tính toán được tổng hợp lại trong bảng sau :
Bảng 1-5. 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 60
204
144,45
Min
3 x 60
153
92,115
Sự cố
3 x 60
180
162,45

1.4. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
1.4.1. Những vấn đề cần quan tâm
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
 Đảm bảo chất lượng điện năng.
 Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.
 Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển.
Các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật của mạng điện thiết kế phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ
nối điện. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, phải 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, có khả năng phát triển trong tương lai và tiếp
nhận các phụ tải mới.