Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện lê minh dũng

Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 1 -


LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp, cũng nhƣ
trong đời sống sinh hoạt của con ngƣời.
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc cùng với sự tăng trƣởng
không ngừng của nền kinh tế quốc dân, hệ thống điện Việt Nam ngày càng phát triển
mạnh mẽ cả về quy mô và chất lƣợng cung cấp điện.
Hệ thống điện bao gồm các Nhà máy điện trạm biến áp, các mạng điện và các hộ tiêu
thụ điện đƣợc liên kết với nhau thành hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất, truyền
tải, phân phối và tiêu thụ điện năng.
Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lƣợng nên có những tính chất vô cùng
phức tạp, điều đó thể hiện ở tính đa chỉ tiêu của nó và sự biến đổi, phát triển không
ngừng. Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng cho
sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phƣơng nói riêng và toàn quốc nói chung,
đồng thời đảm bảo đƣợc ecác chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra.
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Hệ thống điện thông qua việc tính toán thiết kế
lƣới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã đƣợc học tại
truờng và xây dựng cho mỗi sinh viên những kỹ năng cần thiết trong quá trình thiết kế
lƣới điện. Đồ án tốt nghiệp này gồm 2 phần:
Phần 1: Thiết kế lƣới điện cao áp
Phần 2: Thiết kế cơ khí đƣờng dây
Vì thời gian và kiến thức có hạn, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai
xót. Kính mong sự chỉ bảo góp ý của thầy, cô trong bộ môn để bản đồ án của em đƣợc
tốt hơn.
Qua bản đồ án tốt nghiệp này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của

thầy giáo Th.s Nguyễn Đức Thuận đã giúp em hoàn thành đồ án và các thầy cô giáo
trong khoa Hệ Thống Điện cùng các thầy cô giáo trong trƣờng Đại Học Điện Lực đã
giúp đỡ em tận tình trong quá trình học tập và rèn luyện tại trƣờng.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 16 tháng 10 năm 2013
Sinh viên
Lê Minh Dũng


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 2 -










PHẦN I. THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 3 -

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI

Thiết kế mạng điện là đƣa ra phƣơng án nối dây hợp lý nhất nhằm đạt yêu cầu về

mặt kinh tế và kỹ thuật, đáp ứng tốt đƣợc các nhu cầu của phụ tải và hệ thống. Để đƣa
ra đƣợc phƣơng án hợp lí do đó ngƣời thiết kế cần phải có sự tổng hợp, đánh giá về
nguồn cung cấp và phụ tải tiêu thụ. Trên cơ sở nắm vững đƣợc các đặc điểm của
chúng nhƣ số nguồn điện, đặc điểm nguồn phát, công suất phát kinh tế, công suất phát
định mức, công suất phụ tải yêu cầu tính chất phụ tải, mức độ tin cậy cung cấp điện,
chất lƣợng điện năng, để từ đó đƣa ra phƣơng thức tính toán, lựa chọn hợp lý và
phƣơng thức vận hành của mạng điện mình thiết kế, đảm bảo sao cho mạng điện vận
hành kinh tế, an toàn tin cậy.
1. Phân tích nguồn
Hệ thống đƣợc có 2 nguồn điện cung cấp là hệ thống và nhà máy nhiệt điện.
1.1. Hệ thống điện
Hệ thống có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất bằng 0,85. Vì hệ thống có
công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về
điện áp. Mặt khác, vì HT có công suất vô cùng lớn nên công suất phản kháng và công
suất dự trữ sẽ lấy từ hệ thống.
1.2. Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 60 MW
+ Công suất đặt P
NĐ
= 4.60 = 240 (MW)
+ Hệ số công suất cosφ = 0,8
+ Điện áp định mức: 10,5 (kV)
2. Phụ tải
Trong hệ thống điện có 10 phụ tải đều là phụ tải loại I, có hệ số cos = 0,85.
Điện áp định mức của mạng phía hạ áp là 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải
cực đại. Các phụ tải hầu hết đều phân bố tập trung xung quanh các nguồn điện. Một
phần phụ tải nhận công suất từ nhà máy nhiệt điện, phần còn lại nhận từ hệ thống.
Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu đƣợc
biểu diễn trong bảng sau:

Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 4 -


Phụ
tải
max
P
(MW)
max
Q
(MVAr)
min
P
(MW)
min
Q
(MVAr)
max
S
(MVA)
min
S
(MVA)
1
31
19.22
21.7
13.454

36.47
25.53
2
32
19.84
22.4
13.888
37.65
26.35
3
34
21.08
23.8
14.756
40.00
28.00
4
28
17.36
19.6
12.152
32.94
23.06
5
32
19.84
22.4
13.888
37.65
26.35

6
30
18.6
21
13.02
35.29
24.71
7
34
21.08
23.8
14.756
40.00
28.00
8
25
15.5
17.5
10.85
29.41
20.59
9
27
16.74
18.9
11.718
31.76
22.24
10
37

22.94
25.9
16.058
43.53
30.47
Tổng
310
192.2
217
134.54
364.71
255.29
Bảng 1.1- Kết quả giá trị công suất của phụ tải trong các chế độ cực đại, cực tiểu

3. Sơ đồ địa lý
Sơ đồ bố trí nguồn điện và các phụ tải đƣợc thể hiện trong hình dƣới. Mỗi ô
vuông có kích thƣớc 10x10 km.
NĐ
1
5
3
2
4
7
10
9
8
6
HT

Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 5 -

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, SƠ BỘ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN
HÀNH

Đặc điểm đặc biệt của ngành sản xuất điện là điện năng do các nhà máy điện
trong hệ thống sản xuất ra cân bằng với điện năng tiêu thụ của các phụ tải.
Cân bằng công suất trong hệ thống điện trƣớc hết là xem xét khả năng cung cấp và
tiêu thụ điện trong hệ thống điện có cân bằng hay không. Sau đó định ra phƣơng thức vận
hành cho từng nhà máy điện trong hệ thống ở các trạng thái vận hành khi phụ tải cƣc đại,
cực tiểu và chế độ sự cố. Dựa trên sự cân bằng công suất của từng khu vực, đặc điểm và
khả năng cung cấp của từng nguồn điện.
Trong hệ thống điện, chế độ vận hành ổn định chỉ có thể tồn tại khi có sự cân
bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng.
- Cân bằng công suất tác dụng để giữ ổn định tần số trong hệ thống điện.
- Cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống điện nhằm ổn định điện áp toàn
mạng.
- Sự mất ổn định về điện áp cũng làm ảnh hƣởng đến tần số trong toàn hệ thống
và ngƣợc lại.
1. Cân bằng công suất
1.1. Cân bằng công suất tác dụng
Phƣơng trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với
hệ thống điện thiết kế có dạng:
F yc pt max td dp
P P m P P P P
(2.1)
Trong đó:

F
P
- tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện và hệ thống
m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại(m = 1).
ptmax
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 P = 5% P
max

td
P
- tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công
suất đặt trong nhà máy.
dp
P
- tổng công suất tác dụng dự trữ trong mạng (
dp
P
= 0)
F ND HT
P P P


Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại đƣợc xác định từ bảng 1.1 bằng:
pt max
P
= 310 MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị :
pt max

P 5% P
= 0,05.310 = 15,5 (MW)
Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng :
td ND
P 10%P
= 0,1.4.60= 24 (MW)
Tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện:
ND
P
= 4.60 = 240 (MW)
Công suất tác dụng của hệ thống:
HT yc ND
P P P
= 310+15,5+24-240=109,5 (MW)


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 6 -

1.2. Cân bằng công suất phản kháng
Phƣơng trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:
ND HT bu yc pt max L C B td dp
Q Q Q Q m Q Q Q Q Q Q
(2.2)
Trong đó:
ND
Q
- tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
HT
Q

- công suất phản kháng do HT cung cấp.
bu
Q
- công suất phản kháng cần bù cho HT.
ptmax
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
đƣờng dây trong mạng điện.
C
Q
- tổng công suất phản kháng do điện dung của các đƣờng 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 ptmax
Q 15% Q
.
td
Q
- Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
td

Q
- Công suất phản kháng dự trữ trong mạng

Nhƣ vậy tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra:

ND ND ND
Q P .tan 240.0,75 180(MVAr)

Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp:

HT HT HT
Q P .tan 109,5.0,62 67,89(MVAr)

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

ptmax
Q 192,2(MVAr)

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

b ptmax
Q 15% Q 15% 192,2 28,83 (MVAr)

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
Với cosφ
td
= 0,75 ta có:

td td td
Q P .tan 24.0,88 21,12(MVAr)

Nhƣ vậy tổng công suất phản kháng cần bù cho hệ thống:
bù yc ND HT
Q Q (Q ) 192,2 28,83 21,12 (180 67,89) 5,94(MVAr)

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 cƣỡng bức công
suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 7 -

2. Sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện
2.1. Chế độ phụ tải cực đại
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
kt
P 85% 4 60 204(MW)

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td ND
P 10%P 10% 240 24(MW)

Công suất phát lên lƣới của nhà máy là:

NĐ kt td
P P P 204 24 180(MW)

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

yc ptmax
P P P 310 5%.310 325,5(MW)

Khi đó công suất lấy từ thanh góp hệ thống là:
HT yc NĐ
P P P 325,5 180 145,5(MW)

2.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
kt
P 70% 4 60 168(MW)

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td ND
P 10%P 10% 240 24(MW)

Công suất phát lên lƣới của nhà máy là:

NĐ kt td
P P P 168 24 144(MW)

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

yc ptmin
P P P 217 5%.217 227,85(MW)

Khi đó công suất lấy từ thanh góp hệ thống là:

HT yc NĐ
P P P 227,85 144 83,85(MW)

2.3. Chế độ sự cố
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
kt
P 3 60 180(MW)

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td ND
P 10%P 10% 180 18(MW)

Công suất phát lên lƣới của nhà máy là:

NĐ kt td
P P P 180 18 162(MW)

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

yc ptmax
P P P 310 5%.310 325,5(MW)

Khi đó công suất lấy từ thanh góp hệ thống là:
HT yc NĐ
P P P 325,5 162 163,5(MW)

Sau khi tính toán, ta đƣợc kết quả nhƣ sau:
Chế độ phụ tải
Nhà máy điện

Hệ thống
Số tổ máy vận hành
Công suất phát của
nhà máy (MW)
Công suất lấy từ hệ
thống (MW)
Max
4
180
145,5
Min
4
144
83,85
Sự cố
3
162
163,5
Bảng 1.2- Hình thức vận hành của nguồn cung cấp


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 8 -

2.4. Dự kiến các phương án nối dây
Phƣơng án cung cấp điện đƣợc lựa chọn có ảnh hƣởng rất lớn đến các chỉ tiêu
kinh tế-kỹ thuật của mạng điện. Một phƣơng án cung cấp điện đƣợc xem là hợp lý phải
thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật.
+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

+ Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế.
+ Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành.
+ An toàn cho ngƣời và thiết bị.
+ Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trƣởng của phụ tải.
Các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của
nó. Vì vậy phải đƣa ra các phƣơng án nối điện có chi phí nhỏ đồng thời đảm bảo độ tin
cậy cung cấp điện cần thiết và chất lƣợng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận
tiện an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tƣơng lại và tiếp nhận các phụ
tải mới.
Các phụ tải 2, 3, 4, 5, 7 phân bố gần nhà máy nhiệt điện do đó sẽ lấy điện từ nhà
máy. Các phụ tải 1, 6, 8, 9 phân bố gần hệ thống nên sẽ nhận điện từ hệ thống. Phụ tải
10 nằm vào khoảng giữa nguồn.
Các hộ phụ tải đều thuộc loại I nên sẽ đƣợc cấp điện bằng đƣờng dây kép hoặc
mạch vòng.
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chế độ vận hành linh hoạt giữa nguồn
điện ta sẽ sử dụng một đƣờng dây liên lạc giữa chúng thông qua phụ tải 10. Đƣờng dây
liên lạc này sử dụng mạch kép.
Từ vị trí tƣơng quan giữa các phụ tải với nhau, giữa các phụ tải với nguồn và
các nhận xét ở trên ta vạch ra 5 phƣơng án nhƣ sau:


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 9 -

Phương án 1

10
3
2
5

4
7
1
6
9
8
31,62 km
30 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
44,72 km
31,62 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08

Phương án 2

10
3
2
5
4
7
1
6
9
8
31,62 km
30 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94

34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08
22,36 km
28,28 km




Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 10 -

Phương án 3
10
3
2
5
4
7
1
6
9
8
22,36 km
28,28 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km

31,62 km
22,36 km
28,28 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08


Phương án 4

10
3
2
5
4
7
1
6

9
8
22,36 km
28,28 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
28,28 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08
44,72 km
31,62 km



Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

- 11 -

Phương án 5

10
3
2
5
4
7
1
6
9
8
22,36 km
28,28 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
22,36 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74

37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08
22,36 km
31,62 km



Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 12 -

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
1. Phương pháp chung
1.1. Tính điện áp định mức cho mạng điện
Trị số điện áp danh định ảnh hƣởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật
nhƣ vốn đầu tƣ, tổn thất điện năng, chi phí vận hành. Vì vậy, việc lựa chọn đúng điện
áp danh định của mạng điện đóng vai trò rất quan trọng khi thiết kế mạng điện.
Trong thực tế, để sơ bộ tính toán xác định trị số điện áp ngƣời ta thƣờng sử dụng
công thức kinh nghiệm sau:

i
ii
P
U 4,34. l 16
(3.1)
Trong đó:
+ U

i
: Điện áp định mức chọn cho lộ thứ i, kV.
+l
i
: Khoảng cách truyền tải của đoạn đƣờng dây thứ i, km.
+P
i
: Công suất truyền tải trên đoạn đƣờng dây thứ i, MW.
.
1.2. Phương pháp chung chọn dây dẫn
Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép, khắc phục đƣợc nhƣợc điểm kém bền
vững cơ của dây nhôm, do đó loại này đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Tiết diện dây dẫn ảnh hƣởng nhiều đến vốn đầu tƣ để xây dựng đƣờng dây và chi
phí vận hành của đƣờng dây. Tăng tiết diện dẫn đến tăng chi phí xây dựng và vận hành
đƣờng dây, nhƣng giảm tổn thất điện năng và chi phí về tổn thất điện năng.Vì vậy cần
phải chọn tiết diện dây dẫn sao cho hàm chi phí tính toán có giá trị nhỏ nhất.
Với mạng điện khu vực, trong tính toán đơn giản ta thƣờng lựa chọn tiết diện dây
dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện J
kt
.
Tiết diện tính toán đƣợc chọn theo công thức sau:

imax
tti
kt
I
F
J
(3.2)
Trong đó:

tti
F
: Tiết diện tính toán của đƣờng dây thứ i, mm
2
.
I
imax
: Dòng điện lớn nhất chạy trên đoạn đƣờng dây thứ i trong chế độ
phụ tải cực đại, A
22
max max
33
imax
imax
dm dm
PQ
S
I .10 .10 (A)
n. 3.U n. 3.U
(3.3)
Với:
S
imax
: Công suất lớn nhất chạy trên đƣờng dây thứ i trong chế độ phụ tải
cực đại, MVA
n : Số mạch của đƣờng dây
U
đm
: Điện áp định mức của mạng điện, kV

Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 13 -

Sau khi tính đƣợc F
tt
ta có thể chọn đƣợc tiết diện tiêu chuẩn F
tc
. Sau đó, ta kiểm tra
điều kiện tổn thất vầng quang, điều kiện tổn thất điện áp và điều kiện phát nóng dây
dẫn trong chế độ sự cố.
1.3. Tiêu chuẩn kỹ thuật các phương án
1.3.1. Chọn Jkt chung cho toàn lưới điện
Mật độ kinh tế của dòng điện j
kt
phụ thuộc vào cấp điện áp của vật liệu dây dẫn
và thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất… Vì vậy, ta có thể chọn J
kt
theo kiểu dây dẫn và
thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất.
Mạng điện thiết kế là mạng điện khu vực có cấp điện áp định mức <500 kV
đƣợc thực hiện bằng các đƣờng dây trên không. Các dây dẫn đƣợc sử dụng là dây
nhôm lõi thép AC. Với thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất là T
max
= 5200h ta có J
kt
=
1,1 A/ mm
2

.
1.3.2. Kiểm tra điều kiện vầng quang
Theo điều kiện tiết diện dây dẫn không đƣợc nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi
cấp điện áp.
Với cấp điện áp 110 kV, tiết diện dây dẫn tối thiểu đƣợc phép là 70 mm
2
.
1.3.3. Kiểm tra điều kiện phát nóng khi gặp sự cố
Để đảm bảo cho đƣờng dây vận hành bình thƣờng trong cấc chế độ sự
cố cần phải có điều kiện sau: I
cb
≤ I
cp
.
1.3.4. Tiêu chuẩn về tổn thất điện áp
Đối với các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ
tải cực dại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thƣờng và chế độ
sự cố nằm trong khoảng sau đây:
maxbt
maxsc
U% 10 15%
U% 15 20%
(3.4)


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 14 -

2. Tính toán kĩ thuật cho phương án 1

10
3
2
5
4
7
1
6
9
8
31,62 km
30 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
44,72 km
31,62 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84

32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08

2.1. Tính điện áp định mức của mạng điện
2.1.1. Phân bố công suất tác dụng trên đường dây liên lạc trong chế độ phụ tải cực
đại
Công suất tác dụng từ nhà máy nhiệt điện truyền vào đƣờng dây liên lạc:
ND 10 kt td i i
P P P P P

Trong đó:
P
kt
- tổng công suất tác dụng phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện, P
kt
= 204 MW
P
td
- công suất tác dụng của tự dùng trong nhà máy nhiệt điện, P
td
= 24 MW
ΣP
i
- tổng công suất tác dụng của các phụ tải chỉ nối với nhà máy nhiệt điện
Σ∆P
i
-tổn thất công suất tác dụng trên các đƣờng dây và máy biến áp
Tổng công suất yêu cầu của các phụ tải chỉ nối với nhà máy nhiệt điện bằng:
i 2 3 4 5 7

P P P P P P 160
(MW)
Tổng tổn thất công suất tác dụng của mạng điện:
Σ∆P
i
= 5%Σ∆P
i
= 5%.160 = 8 (MW)
Công suất tác dụng từ nhà máy truyền vào đƣờng dây ND-10:
ND 10
P 204 24 160 8 12
(MVA)
Dòng công suất tác dụng đi từ hệ thống vào đƣờng dây HT-10:
HT 10 10 ND 10
P P P 37 12 25
(MVA)


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 15 -

2.1.2. Phân bố công suất phản kháng trên đường dây liên lạc trong chế độ phụ tải
cực đại
Công suất phản kháng từ nhà máy truyền vào đƣờng dây liên lạc đƣợc tính nhƣ
sau:
ND 10 kt td i i
Q Q Q Q Q

Trong đó:
Q

kt
- tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện, Q
kt
= 153 MVAr
Q
td
- công suất phản kháng của tự dùng trong nhà máy nhiệt điện, P
td
= 21,12
MVAr
ΣQ
i
- tổng công suất phản kháng của các phụ tải chỉ nối với nhà máy nhiệt điện
Σ∆Q
i
-tổn thất công suất phản kháng trên các đƣờng dây và máy biến áp
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của các phụ tải chỉ nối với nhà máy nhiệt điện:
i 2 3 4 5 7
Q Q Q Q Q Q 99,20
(MVAr)
Tổng tổn thất của mạng điện:
Σ∆Q
i
= 15%Σ∆Q
i
= 5%.99,20 = 14,88 (MVAr)
Công suất tác dụng từ nhà máy truyền vào đƣờng dây ND-10:
ND 10
Q 153 21,12 99,2 14,88 17,8
(MVAr)

Dòng công suất phản kháng đi từ hệ thống vào đƣờng dây HT-10:
HT 10 10 ND 10
Q Q Q 22,84 17,8 5,04
(MVAr)
Vậy công suất đi từ hệ thống vào đƣờng dây HT-10:
HT 10 HT 10 HT 10
S P jQ 25 j5,04
(MVA)
2.1.3. T
Theo (3.1), xét đoạn HT-1 có L = 31,62 km ; P
1
= 31 (MW) có :
1
P 31
U 4,34. L 16 4,34. 31,62 16. 72,57
22
(kV)
Tính toán tƣơng tự với các đoạn còn lại ta có bảng sau:

Đƣờng dây
L (km)
max
S
(MVA)
U (kV)
U
đm
(kV)

HT-1

31.62
31+19.22j
72.57
110
ND-2
31.62
32+19.84j
73.60
ND-3
31.62
34+21.08j
75.62
ND-4
30
28+17.36j
69.17
ND-5
44.72
32+19.84j
75.26
HT-6
22.36
30+18.6j
70.30
ND-7
44.72
34+21.08j
77.24
HT-8
22.35

25+15.5j
64.72
HT-9
30
27+16.74j
68.07
HT-10
41.23
25+5.04j
67.41
ND-10
31.62
12+17.8j
49.03
- 1

Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện là 110 kV.


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 16 -

2.2. Chọn tiết diện dây dẫn
2.2.1. Đường dây HT-1
Công suất truyền tải trên đƣờng dây:
S
HT-1
= 31 + j19,22(MVA)
Dòng điện làm việc trên đoạn đƣờng dây:
22

22
HT-1 HT-1
33
HT-1
PQ
31 19,22
I .10 .10 95,72(A)
2 3.110 2 3.110

Tiết diện tính toán của dây dẫn:
2
HT-1
tt
kt
I
95,72
F 87,02 (mm )
J 1,1

Ta chọn dây AC- 95 có I
cp
= 330 A, thoả mãn điều kiện vầng quang
Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một dây
Dòng điện chạy trong mạch còn lại:
HT-1sc HT-1
I 2.I 2.95,72 191,44 (A)

Ta thấy
HT-1sc cp
II

nên dây dẫn đã chọn là đạt tiêu chuẩn.
2.2.2. Đường dây liên lạc
Đối với đƣờng dây liên lạc ngoài trƣờng hợp sự cố đứt dây ta cần phải kiểm tra
thêm trƣờng hợp sự cố 1 tổ máy.
Lộ đƣờng dây ND-10
Công suất truyền tải trên đƣờng dây ND-10:
ND-10
S 12 + j17,8(MVA)

Dòng điện làm việc trên đoạn đƣờng dây:
22
22
ND-10 ND-10
33
ND-10
PQ
12 17,8
I .10 .10 56,34(A)
2 3.110 2 3.110

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:
2
HT-1
tt
kt
I
56,34
F 51,22(mm )
J 1,1

Ta chọn dây AC – 70 có I
cp
= 265 (A), thoả mãn điều kiện vầng quang.
Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một dây
Dòng điện chạy trong mạch còn lại:
I
ND-10sc
= 2.56,34 = 112,68 (A)
Ta thấy
ND-10sc cp
II
nên dây dẫn đã chọn là đạt tiêu chuẩn


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 17 -

Lộ -10
Dòng điện làm việc trên đoạn đƣờng dây:
22
22
HT 10 HT-10
33
HT 10
PQ
25 5,04
I .10 .10 66,93(A)
2 3.110 2 3.110

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

2
HT-10
tt
kt
I
66,93
F 60,84 (mm )
J 1,1

Ta chọn dây AC – 70 có I
cp
= 265 (A), thoả mãn điều kiện vầng quang.
Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một dây
Dòng điện chạy trong mạch còn lại
I
HT-10sc
= 2.I
HT-10
= 2.66,93 = 133,86 (A)
Ta thấy
ND-10sc cp
II
nên dây dẫn đã chọn là đạt tiêu chuẩn
Trƣờng hợp ngừng một tổ máy phát điện
Khi sự cố một tổ máy phát thì 3 máy phát còn lại sẽ phát hết toàn bộ công suất
với công suất định mức là 60MW.
Dựa vào bảng 1.2 thì công suất phát của nhà máy khi sự cố:
NDsc
S
=180 + j135

MVA
Công suất tự dùng của nhà máy khi sự cố:
tdsc
S 18 j15,84
(MVA)
Công suất trên đƣờng dây ND-10 khi sự cố:
ND 10sc 23457 23457 tdsc NDsc
S S S S S

= (160+8+18 –180) + j(99,2+14,88+15,84-135)
= 6 + j(-5,08) MVA
Tính toán cho thấy I
ND-10sc
< I
CP

Công suất chạy trên đoạn HT-10:
S
HT-10sc
= S
10
+S
ND-10sc
= (37 + j22,84) + (6 – j5,08) = 43 + j17,76
Dòng điện làm việc trên đoạn đƣờng dây:
22
22
HT 10sc HT-10sc
33
HT 10sc

PQ
43 17,76
I .10 .10 122,09(A)
2 3.110 2 3.110

Vậy : I
HT-10sc
< I
CP




Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 18 -

Tính toán tƣơng tự với các đƣờng dây còn lại ta có bảng sau:

Đƣờng
dây
Số
lộ
max
S

(MVA)
I
lv

(A)

I
sc
(A)
F
tt
(mm
2
)
F
c
(mm
2
)
I
cp
(A)
HT-1
2
31+19.22j
95.72
191.44
87.02
AC-95
330
ND-2
2
32+19.84j
98.81
197.62
89.83

AC-95
330
ND-3
2
34+21.08j
104.98
209.97
95.44
AC-95
330
ND-4
2
28+17.36j
86.46
172.92
78.60
AC-70
265
ND-5
2
32+19.84j
98.81
197.62
89.83
AC-95
330
HT-6
2
30+18.6j
92.63

185.27
84.21
AC-95
330
ND-7
2
34+21.08j
104.98
209.97
95.44
AC-95
330
HT-8
2
25+15.5j
77.19
154.39
70.18
AC-70
265
HT-9
2
27+16.74j
83.37
166.74
75.79
AC-70
265
HT-10
2

25+5.04j
66.93
133.86
60.84
AC-70
265
ND-10
2
12+17.8j
56.34
112.67
51.22
AC-70
265
Bảng 3.2- Kết quả tính toán chọn tiết diện dây dẫn phương án 1
2.3. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
2.3.1. Tính toán thông số của các đường dây
Xét đoạn HT-1:
Dây AC-95 có: r
0
=0,33(Ω/km) ; x
o
=0,43(Ω/km) ; b
0
=2,65.10
-6
(S.km)
HT 1
HT 1 0
L 31,62

R r . 0,33. 5,22
22
(Ω)
HT 1
HT 1 0
L 31,62
X x . 0,43. 6,80
22
(Ω)
HT 1
B
2
=b
0
.10
-6
.
HT 1
L
=2,65.10
-6
.31,62= 0,84.10
-4
(S)
Tính toán tƣơng tự cho các đƣờng dây còn lại ta có bảng sau

Đƣờng
dây
Số
lộ

L
(km)
F
c

(mm
2
)

r
0

(Ω/km)

x
0
(Ω/km)
b
0
.10
-6

(S.km)

R
(Ω)
X
(Ω)
B
2

.10
-4
(S)
HT-1
2
31.62
AC-95
0.33
0.43
2.65
5.22
6.80
0.84
ND-2
2
31.62
AC-95
0.33
0.43
2.65
5.22
6.80
0.84
ND-3
2
31.62
AC-95
0.33
0.43
2.65

5.22
6.80
0.84
ND-4
2
30
AC-70
0.45
0.44
2.58
6.75
6.60
0.77
ND-5
2
44.72
AC-95
0.33
0.43
2.65
7.38
9.61
1.19
HT-6
2
22.36
AC-95
0.33
0.43
2.65

3.69
4.81
0.59
ND-7
2
44.72
AC-95
0.33
0.43
2.65
7.38
9.61
1.19
HT-8
2
22.35
AC-70
0.45
0.44
2.58
5.03
4.92
0.58
HT-9
2
30
AC-70
0.45
0.44
2.58

6.75
6.60
0.77
HT-10
2
41.23
AC-70
0.45
0.44
2.58
9.28
9.07
1.06
ND-10
2
31.62
AC-70
0.45
0.44
2.58
7.11
6.96
0.82
Bảng 3.3- Thông số các đường dây phương án 1


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 19 -

2.3.2. Đường dây HT-1

Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ bình thƣờng:
bt bt bt bt
bt
HT 1 HT 1 HT 1 HT 1
HT 1
22
dm
P .R Q .X 31.5,22 19,22.6,8
U .100 .100 2,42%
U 110

Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ sự cố:
sc bt
HT-1 HT-1
U 2. U 2.2,42 4,48%

2.3.3. Đường dây liên lạc
Lộ đƣờng dây ND-10
Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ bình thƣờng:
bt bt bt bt
bt
ND 10 ND 10 ND 10 ND 10
ND 10
22
dm
P .R Q .X
12.7,11 17,8.6,96
U .100 .100 1,73%
U 110

Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ sự cố:
sc bt
ND 10 ND 10
U 2. U 2.1,73 3,46%

-10
Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ bình thƣờng:
bt bt bt bt
bt
HT 10 HT 10 HT 10 HT 10
HT 10
22
dm
P .R Q .X
25.9,28 5,04.9,07
U .100 .100 2,29%
U 110

Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ sự cố:
sc bt
HT 10 HT 10
U 2. U 2.2,29 4,49%

Trƣờng hợp ngừng một tổ máy phát điện
Tổn thất điện áp trên đƣờng dây khi sự cố một tổ máy phát điện:
scmf scmf scmf scmf
scmf
HT 10 HT 10 HT 10 HT 10
HT 10
22

dm
P .R Q .X
43.9,28 17,76.9,07
U .100 .100 4,63%
U 110



Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 20 -

Tính toán tƣơng tự cho các đƣờng dây còn lại ta có bảng sau

Đƣờng
dây
max
S

(MVA)
∆U
bt
%
∆U
sc
%
HT-1
31+19.22j
2.42
4.83
ND-2

32+19.84j
2.49
4.99
ND-3
34+21.08j
2.65
5.30
ND-4
28+17.36j
2.51
5.02
ND-5
32+19.84j
3.53
7.06
HT-6
30+18.6j
1.65
3.31
ND-7
34+21.08j
3.75
7.50
HT-8
25+15.5j
1.67
3.34
HT-9
27+16.74j
2.42

4.84
HT-10
25+5.04j
2.29
4.63
ND-10
12+17.8j
1.73
3.46
Bảng 3.4- Tổn thất điện áp trên các đường dây phương án 1

:
bt
max
U
% =
bt
ND 7
U
% = 3,75%
sc
max
U
% =
sc
ND 7
U

%= 7,5%

Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 21 -

3. Tính toán kĩ thuật cho phương án 2

10
3
2
5
4
7
1
6
9
8
31,62 km
30 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6

25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08
22,36 km
28,28 km

3.1. Tính điện áp định mức của mạng điện
3.1.1. Tính toán dòng công suất trên đường dây liên thông
Dòng công suất chạy trên đoạn đƣờng dây ND-3 có giá trị :
S
ND-3
=S
3
+ S
2
= (34+j21,08) +(32+j19,84) = 66+j40,92 (MVA)
Dòng công suất chạy trên đoạn 3-2 có giá trị bằng:
S
3-2
= S
2
= 32+ j19,84 (MVA)
3.1.2
Theo (3.1), xét đoạn ND-3 có L = 31,62 km ; P = 66 (MW) có :
1

P 66
U 4,34. L 16 4,34. 31,62 16. 101,82
22
(kV)



Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 22 -

Tính toán tƣơng tự với các đoạn còn lại ta có bảng sau:

Đƣờng dây
L (km)
max
S
(MVA)
U (kV)
U
đm
(kV)

HT-1
31.62
31+19.22j
72.57
110
ND-3
31.62
66+40.92j

102.67
3-2
28.28
32+19.84j
73.18
ND-4
30
60+37.2j
98.01
4-5
22.36
32+19.84j
72.41
HT-6
22.36
30+18.6j
70.30
ND-7
44.72
34+21.08j
77.24
HT-8
22.36
25+15.5j
64.72
HT-9
30
27+16.74j
68.07
HT-10

41.23
25+5.04j
67.41
ND-10
31.62
12+17.8j
49.03
Bảng 3.5- 2
Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện là 110 kV.
3.2. Chọn tiết diện dây dẫn
Xét đƣờng dây ND-3
Công suất truyền tải trên đƣờng dây:
S
ND-3
= 66 + j40,92(MVA)
Dòng điện làm việc trên đoạn đƣờng dây:
22
22
ND-3 ND-3
33
ND-3
PQ
66 40,92
I .10 .10 203,79(A)
2 3.110 2 3.110

Tiết diện tính toán của dây dẫn:
2
ND-3
tt

kt
I
203,79
F 185,27 (mm )
J 1,1

Ta chọn dây AC- 185 có I
cp
= 510 A, thoả mãn điều kiện vầng quang
Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố một dây
Dòng điện chạy trong mạch còn lại:
ND-3sc ND-3
I 2.I 2.203,79 407,59 (A)

Ta thấy
ND-3sc cp
II
nên dây dẫn đã chọn là đạt tiêu chuẩn.


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 23 -

Tính toán tương tự với các đường dây còn lại ta có bảng sau:

Đƣờng
dây
Số
lộ
max

S

(MVA)
I
lv

(A)
I
sc
(A)
F
tt
(mm
2
)
F
c
(mm
2
)
I
cp
(A)
HT-1
2
31+19.22j
95.72
191.44
87.02
AC-95

330
ND-3
2
66+40.92j
203.79
407.59
185.27
AC-185
510
3-2
2
32+19.84j
98.81
197.62
89.83
AC-95
330
ND-4
2
60+37.2j
185.27
370.53
168.42
AC-150
445
4 5
2
32+19.84j
98.81
197.62

89.83
AC-95
330
HT-6
2
30+18.6j
92.63
185.27
84.21
AC-95
330
ND-7
2
34+21.08j
104.98
209.97
95.44
AC-95
330
HT-8
2
25+15.5j
77.19
154.39
70.18
AC-70
265
HT-9
2
27+16.74j

83.37
166.74
75.79
AC-70
265
HT-10
2
25+5.04j
66.93
133.86
60.84
AC-70
265
ND-10
2
12+17.8j
56.34
112.67
51.22
AC-70
265
Bảng 3.6- Kết quả tính toán chọn tiết diện dây dẫn phương án 2
3.3. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tính toán thông số của các đường dây
Xét đoạn ND-3:
Dây AC-95 có: r
0
=0,13(Ω/km) ; x
o
=0,40(Ω/km) ; b

0
=2,85.10
-6
(S.km)
ND 3
ND 3 0
L
22,36
R r . 0,13. 1,45
22
(Ω)
ND 3
ND 3 0
L
22,36
X x . 0,40. 4,47
22
(Ω)
ND 3
B
2
=b
0
.10
-6
.
ND 3
L
=2,85.10
-6

.22,36= 0,64.10
-4
(S)
Tính toán tƣơng tự cho các đƣờng dây còn lại ta có bảng sau

Đƣờng
dây
Số
lộ
L
(km)
F
c

(mm
2
)

r
0

(Ω/km)

x
0
(Ω/km)
b
0
.10
-6

(S.km)

R
(Ω)
X
(Ω)
B
2
.10
-4
(S)
HT-1
2
31.62
AC-95
0.33
0.43
2.65
5.22
6.80
0.84
ND-3
2
31.62
AC-185
0.13
0.40
2.85
2.06

6.32
0.90
3-2
2
28.28
AC-95
0.33
0.43
2.65
4.67
6.08
0.75
ND-4
2
30
AC-150
0.21
0.42
2.74
3.15
6.30
0.82
4-5
2
22.36
AC-95
0.33
0.43
2.65
3.85

5.02
0.62
HT-6
2
22.36
AC-95
0.33
0.43
2.65
3.69
4.81
0.59
ND-7
2
44.72
AC-95
0.33
0.43
2.65
7.38
9.61
1.19
HT-8
2
22.35
AC-70
0.45
0.44
2.58
5.03

4.92
0.58
HT-9
2
30
AC-70
0.45
0.44
2.58
6.75
6.60
0.77
HT-10
2
41.23
AC-70
0.45
0.44
2.58
9.28
9.07
1.06
ND-10
2
31.62
AC-70
0.45
0.44
2.58
7.11

6.96
0.82
Bảng 3.7- Thông số các đường dây phương án 2


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 24 -

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ bình thƣờng:
bt bt bt bt
bt
ND 3 ND 3 ND 3 ND 3
ND 3
22
dm
P .R Q .X
66.1,45 40,95.4,47
U .100 .100 2,31%
U 110

Tổn thất điện áp trên đƣờng dây trong chế độ sự cố:
sc bt
ND 3 ND 3
U 2. U 2.2,31 4,62%


Tính toán tƣơng tự cho các đƣờng dây còn lại ta có bảng sau

Đƣờng

dây
max
S

(MVA)
∆U
bt
%
∆U
sc
%
HT-1
31+19.22j
2.42
4.83
ND-3
66+40.92j
3.26
6.52
3-2
32+19.84j
2.23
4.46
ND-4
60+37.2j
3.50
7.00
4-5
32+19.84j
1.76

3.53
HT-6
30+18.6j
1.65
3.31
ND-7
34+21.08j
3.75
7.50
HT-8
25+15.5j
1.67
3.34
HT-9
27+16.74j
2.42
4.84
HT-10
25+5.04j
2.29
4.59
ND-10
12+17.8j
1.73
3.46
Bảng 3.8- Tổn thất điện áp trên các đường dây phương án 2

:
bt
max

U
% =
bt
ND 3 2
U
% = 5,49%
sc
max
U
% =
sc
ND 4 5
U

%= 10,98%


Đồ án tốt nghiệp môn lưới điện GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận
- 25 -

4. Tính toán kĩ thuật cho phương án 3

10
3
2
5
4
7
1
6

9
8
22,36 km
28,28 km
22,35 km
22,36 km
41,23 km
31,62 km
22,36 km
28,28 km
31,62 km
30 km
44,72 km
HT
ND
31+j19,22
30+j18,6
25+j15,5
27+j16,74
37+j22,94
34+j21,08
32+j19,84
32+j19,84
28+j17,36
34+j21,08

4.1. Tính điện áp định mức của mạng điện
4.1.1. Tính toán dòng công suất trên đường dây liên thông
Dòng công suất chạy trên đoạn đƣờng dây HT-6 có giá trị:
S

HT-6
=S
1
+ S
6
= (31+j19,22) +(30+j18,6) = 61+j37,82 (MVA)
Dòng công suất chạy trên đoạn 6-1có giá trị bằng:
S
6-1
= S
1
= 31+ j19,22 (MVA)
4.1.2
Theo (3.1), xét đoạn HT-6 có L = 22,36 km ; P = 61 (MW) có:
1
P 61
U 4,34. L 16 4,34. 22,36 16. 98,05
22
(kV)