Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện PHẠM HỒNG tám

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




ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN TRÀO LƯU CÔNG SUẤT
BẰNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/E




Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện : PHẠM HỒNG TÁM
Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp : Đ4H1
Khóa : 2009 - 2014

HÀ NỘI, 1/2014



GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
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 tính toán các trường hợp nhà máy là nút PQ/PV ở chế độ
phụ tải cực đại.
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 nghiệp gồm hai
phần lớn cụ thể như sau:

Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực
Phần II: Tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
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, 01 tháng 01 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Phạm Hồng Tám










GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
MỤC LỤC

1.1. NGUỒN CUNG CẤP 1
1.1.1. Hệ thống điện 2
1.1.2. Nhà máy điện 2
1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN 2
1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng 4
1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng 5
1.3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 6
1.3.1. Chế độ phụ tải cực đại 6
1.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu 7
1.3.3. Chế độ sự cố 7
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 8
2.1. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 9
2.1.1. Những vấn đề cần quan tâm 9
2.1.2. Các phương án 9
2.2. NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 11
2.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện 11

2.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn 12
2.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 13
2.3. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 14
2.3.1. Nhóm I 14
2.3.2. Nhóm II 19
2.3.3. Nhóm III 24
2.3.4. Nhóm IV 29
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 33
3.1. NHÓM I 35
3.1.1. Phương án 1 35
3.1.2. Phương án 2 36
3.2. NHÓM II 37
3.2.1. Phương án 1 37
3.2.2. Phương án 2 38
3.3. NHÓM III 38
3.3.1. Phương án 1 38
3.3.2. Phương án 2 39
3.4. NHÓM IV 40


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
3.5. KẾT LUẬN 40
3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 41
4.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 42
4.1.1. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà
máy điện 42
4.1.2. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp 42
4.2. CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 43
4.2.1. Trạm biến áp tăng áp 44
4.2.2. Trạm biến áp trung gian 45

4.2.3. Trạm biến áp hạ áp 45
4.2.4. Sơ đồ hệ thống điện thiết kế 47
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 47
5.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 49
5.1.1. Giới thiệu chung 49
5.1.2. Giới thiệu chương trình PSS/E 49
5.2. TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 52
5.2.1. Điện áp các nút trong mạng điện 52
5.2.2. Trở kháng của đường dây 52
5.2.3. Máy biến áp hai cuộn dây 53
5.2.4. Máy phát điện 54
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 64
5.3.3. Chế độ sau sự cố 70
5.4. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 73
5.4.1. Chọn đầu phân áp của các máy biến áp 73
5.5. TÍNH TOÁN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN KHI CHỌN LẠI ĐẦU PHÂN ÁP 82
5.5.1. Chế độ cực đại 82
5.5.2. Chế độ cực tiểu 83
5.5.3. Chế độ sau sự cố 84
5.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 86
6.1. VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 87
6.2. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 88
6.3. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 88
6.4. TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 89
6.4.1. Chi phí vận hành hàng năm 89


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám

6.4.2. Chi phí tính toán hàng năm 89
6.4.3. Giá thành truyền tải 89
6.4.4. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 89
6.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 90


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1. Các số liệu về phụ tải 3
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải 3
Bảng 1-3. Hình thức vận hành của nguồn cung cấp 8
Bảng 2-1. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I 15
Bảng 2-2. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm I 15
Bảng 2-3. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm I 16
Bảng 2-4. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 17
Bảng 2-5. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I 17
Bảng 2-6. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm I 18
Bảng 2-7. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm I 18
Bảng 2-8. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm I 18
Bảng 2-9. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II 19
Bảng 2-10. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm II 19
Bảng 2-11. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm II 19
Bảng 2-12. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm II 20
Bảng 2-13. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II 21
Bảng 2-14. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm II 23
Bảng 2-15. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm II 23
Bảng 2-16. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm II 24
Bảng 2-17. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 25
Bảng 2-18. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm III 25
Bảng 2-19. Thông số của đường dây phương án 1 nhóm III 25

Bảng 2-20. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm III 25
Bảng 2-21. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III 26
Bảng 2-22. Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm III 28
Bảng 2-23. Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm III 28
Bảng 2-24. Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm III 29
Bảng 2-25. Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV 30
Bảng 2-26. Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV 32
Bảng 2-27. Thông số của tất cả các đường dây nhóm IV 32
Bảng 2-28. Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV 32
Bảng 2-29. Chỉ tiêu kỹ thuật các phương án so sánh 33
Bảng 3-1. Giá thành đường dây trên không một mạch 110kV 35
Bảng 3-2. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 36
Bảng 3-3. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 36


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
Bảng 3-4. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 37
Bảng 3-5. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 38
Bảng 3-6. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 1 38
Bảng 3-7. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương án 2 39
Bảng 3-8. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong nhóm IV 40
Bảng 3-9. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế cho các nhóm 40
Bảng 3-10. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phương án so sánh 40
Bảng 4-1. Các thông số của máy biến áp tăng áp 42
Bảng 4-2. Kết quả tính toán chọn MBA hạ áp 43
Bảng 4-3. Thông số của MBA hạ áp 43
Bảng 4-4. Bảng chọn sơ đồ cầu 47
Bảng 5-1. Thông số đường dây trong hệ đơn vị tương đối 53
Bảng 5-2. Thông số máy biến áp dạng đơn vị tương đối 54
Bảng 5-3. Kết quả tính toán công suất cho các nhánh 63

Bảng 5-4. Kết quả tính toán tổn thất công suất đường dây và MBA 63
Bảng 5-5. Kết quả tính toán điện áp và góc pha các nút 64
Bảng 5-6. Kết quả tính toán công suất và tổn thất công suất 69
Bảng 5-7. Kết quả tính toán điện áp và góc pha các nút 70
Bảng 5-8. Kết quả tính toán điện áp và góc pha các nút 73
Bảng 5.9. Chế độ điện áp trên thanh góp hạ áp quy đổi về cao áp 74
Bảng 5-10. Thông số điều chỉnh điện áp của MBA không có điều chỉnh điện áp dưới tải
75
Bảng 5-11. Tính toán chọn đầu phân áp cho các chế độ 76
Bảng 5-12. Tính độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm trong các chế độ 76
Bảng 5-13. Tính chọn đầu phân áp trong các chế độ 78
Bảng 5-14. Tính độ lệch điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm trong các chế độ 78
Bảng 5-15. Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải 79
Bảng 5-16. Chọn đầu phân áp cho các trạm trong chế độ phụ tải cực đại 81
Bảng 5-17. Chọn đầu phân áp cho các trạm trong chế độ phụ tải cực tiểu 81
Bảng 5-18. Chọn đầu phân áp cho các trạm trong chế độ sự cố 81
Bảng 5-19. Giá trị đầu phân áp của các trạm trong các chế độ 82
Bảng 5-20. Giá trị đầu phân áp của các trạm trong chế độ sự cố 84
Bảng 6-1. Thông số đường dây của toàn mạng điện 87
Bảng 6-2. Thông số trạm của toàn mạng điện 88
Bảng 6-3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế 90


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1. Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 1
Hình 2-1. Sơ đồ mạng điện nhóm I 10
Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện nhóm II 10
Hình 2-3. Sơ đồ mạng điện nhóm III 11

Hình 2-4. Sơ đồ mạng điện nhóm IV 11
Hình 2-5. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 14
Hình 2-6. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 17
Hình 2-7. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II 19
Hình 2-8. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm II 20
Hình 2-9. Phân bố công suất mạng điện N-6-5-N 21
Hình 2-10. Sự cố đứt đoạn N-5 21
Hình 2-11. Sự cố đứt đoạn N-6 22
Hình 2-12. Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 24
Hình 2-13. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm III 26
Hình 2-14. Sự cố đứt đoạn H-7 27
Hình 2-15. Sự cố đứt đoạn H-2 27
Hình 2-16. Sơ đồ mạng điện nhóm IV 29
Hình 3-1. Phương án tối ưu của mạng điện 41
Hình 4-1. Sơ đồ trạm biến áp của NĐ 44
Hình 4-2. Sơ đồ trạm biến áp trung gian 45
Hình 4-3. Sơ đồ bộ đường dây – máy biến áp 45
Hình 4-4. Sơ đồ cầu trong trạm biến áp hạ áp 46
Hình 5-1. Sơ đồ khối chương trình PSS/E 51
Hình 5-2. Thông số của nút 55
Hình 5-3. Thông số nhà máy điện 55
Hình 5-4.Thông số máy phát điện 55
Hình 5-5. Thông số tải 56
Hình 5-6. Thông số nhánh 56
Hình 5-7. Thông số 2 MBA hai cuộn dây 56
Hình 5-8. Hộp thoại lưu file Case Data 57
Hình 5-9. Hộp thoại tùy chỉnh tính trào lưu công suất 58
Hình 5-10. Kết quả tính trào lưu công suất 60
Hình 5-11. Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 61
Hình 5-12. Kết quả dòng công suất từ HT tới các phụ tải 61

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
Hình 5-13. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 61
Hình 5-14. Kết quả tính cho nhánh HT-2 61
Hình 5-15. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 61
Hình 5-16. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 62
Hình 5-17. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 62
Hình 5-18. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 62
Hình 5-19. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 62
Hình 5-20. Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 62
Hình 5-21. Kết quả điện áp các nút khi tính bằng phần mềm 64
Hình 5-22. Hộp thoại chọn chức năng Scale 65
Hình 5-23. Hộp thoại điều chỉnh phụ tải và công suất phát 65
Hình 5-24. Thông số nhà máy điện trong chế độ cực tiểu 66
Hình 5-25. Thông số tải trong chế dộ cực tiểu 66
Hình 5-26. Thông số nhà máy điện trong chế độ cực tiểu 66
Hình 5-27. Kết quả trào lưu công suất chế độ cực tiểu 66
Hình 5-28. Kết quả dòng công suất từ NĐ tới phụ tải chế độ cực tiểu 67
Hình 5-29. Kết quả dòng công suất từ HT tới phụ tải chế độ cực tiểu 67
Hình 5-30. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 67
Hình 5-31. Kết quả tính cho nhánh HT-2 67
Hình 5-32. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 68
Hình 5-33. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-4 68
Hình 5-34. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 68
Hình 5-35. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 68
Hình 5-36. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 68
Hình 5-37. Kết quả tính toán cho nhánh HT-8 69
Hình 5-38. Kết quả điện áp các nút ở chế độ cực tiểu 69
Hình 5-39. Thông số nhánh NMĐ-1 khi sự cố 70

Hình 5-40. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 71
Hình 5-41. Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 71
Hình 5-42. Kết quả tính toán cho nhánh HT-2 71
Hình 5-43. Kết quả tính toán cho nhánh HT-7 72
Hình 5-44. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-3 72
Hình 5-45. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-5 72
Hình 5-46. Kết quả tính toán cho nhánh NĐ-6 72
Hình 5-47. Đổi lại đầu phân áp ở chế độ cực đại 83
Hình 5-48. Giá trị điện áp các nút mạng ở chế độ cực đại 83


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
Hình 5-49. Đổi lại đầu phân áp ở chế độ cực tiểu 83
Hình 5-50. Giá trị điện áp các nút trong chế độ cực tiểu 84
Hình 5-51. Thông số NM-1-HT 84
Hình 5-52. Thông số NM-1-HT 85
Hình 5-53. Thông số HT-2 85
Hình 5-54. Thông số HT-7 85
Hình 5-55. Thông số NĐ-3 85
Hình 5-56. Thông sô NĐ-5 85
Hình 5-57. Thông số NĐ-6 86

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám
KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
HT Hệ thống điện
NĐ 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

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản SVTH: Phạm Hồng Tám


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.








GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 1 SVTH: Phạm Hồng Tám
CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của nguồn
cung cấp và các phụ tải. Trên cở sở xác định công suất phát của nguồn cung cấp và dự
kiến các sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
Sơ đồ vị trí của nguồn và các phụ tải như hình vẽ sau:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
8
1
2
NMD
HT
5
4
7
6
3
31,62
72,80
36,06
44,72
41,23
50
50,99
44,72

44,72
72,11
40
50
50,99
41,23
41,23
50
70,71
36,06

Tỷ lệ 1: 10km

Hình 1-1. Sơ đồ vị trí 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.


GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 2 SVTH: Phạm Hồng Tám
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 110kV
 .

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 50 200MW
   .
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 50 170MW
   

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 50 127,5MW
   

Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát
đm
100%P
, như vậy:
F
P 3 50 150MW
  
Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện.
1.2. CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN
Các số liệu về phụ tải cho trong bảng sau:



GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 3 SVTH: Phạm Hồng Tám
Bảng 1-1. Các số liệu về phụ tải
Thông số
Phụ tải
1 2 3 4 5 6 7 8
P
max
(MW)
45 35 40 30 35 35 40 25
P
min
(MW)
0,75.P
max
đm
cos


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:
2 2
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.
Mặt bằng bố trí nguồn và phụ tải như hình vẽ:

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 45 + j21,78 49,99 33,75 + j16,34 37,50
2 35 + j16,94 38,88 26,25 + j12,71 29,16
3 40 + j19,36 44,44 30,00 + j14,52 33,33
4 30 + j14,52 33,33 22,5 + j10,89 25,00
5 35 + j16,94 38,88 26,25 + j12,71 29,17
6 35 + j16,94 38,88 26,25 + j12,71 29,17
7 40 + j19,36 44,44 30,00 + j14,52 33,33
8 25 + j12,10 27,77 18,75 + j9,08 20,83
Tổng S
max
= 285 + j137,94 316,61 S
min
= 213,75 +j103,48 237,50

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 4 SVTH: Phạm Hồng Tám
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 2 và 4 (50,99).
- Phụ tải gần nguồn nhất là phụ tải 6 và 8 (36,08 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.
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
P 0


. Vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối
với HT thiết kế có dạng:
N
Đ HT tt max td
P P P m. P P P
     
 

Trong đó :

N
Đ
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
 
 



GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 5 SVTH: Phạm Hồng Tám
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 285MW



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

max
P 5% P 5% 285 14,25MW
    


Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện:

td đm

P 10%P 10% 200 20MW
   
Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:

tt
P 285 14,25 20 319,25MW
   

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

NĐ
P 200MW


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

HT tt NĐ
P P P 319,25 200 119,25MW
    
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
Q 0

. 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.

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 6 SVTH: Phạm Hồng Tám
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
L C
Q Q
  
 
.

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 200.0,62 124MVAr
   
Công suất phản kháng do HT cung cấp:

HT HT HT
Q P .tg 119,25.0,48 57,24MVAr
   
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo Bảng 1-2:

max
Q 137,94MVAr



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

b max
Q 15% Q 15% 137,94 20,69MVAr
    
 

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)
20.0,88
17,6MVAr
     



Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:

tt
Q 137,94 20,69 17,6 176,27MVAr
   
Tổng công suất phản kháng cần bù:

bù tt F HT
Q Q (Q Q ) 176,27 (124 57,24) 4,97MVAr
       
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% 200 170MW
   

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td dm
P 10%P 10% 200 20MW
   



GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 7 SVTH: Phạm Hồng Tám
Công suất phát lên lưới của NĐ là:

NĐ kt td
P P P 170 20 150MW
    
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

yc pt
P P P 285 14,25 299,25MW
     
 

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

HT yc NĐ
P P P 299,25 150 149,25MW
    

1.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
Công suất phát kinh tế của NĐ:

kt
P 75% 3 50 112,5MW
   

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td kt
P 10%P 10% 112,5 11,25MW
   

Công suất phát lên lưới của NĐ là:

NĐ kt td
P P P 112,5 11,25 101,25MW
    
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

yc pt
P P P 213 5% 213 223,65MW
      
 

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

HT yc NĐ
P P P 223,65 101,25 122,4MW
    
1.3.3. Chế độ sự cố
Công suất phát kinh tế của NĐ:
kt

P 3 50 150MW
  
Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

td kt
P 10%P 10% 150 15MW
   
Công suất phát lên lưới của NĐ là:

NĐ kt td
P P P 150 15 135MW
    
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:

yc pt
P P P 285 14,25 299,25MW
     
 

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:

HT yc NĐ
P P P 299,25 135 164,25MW
    
Sau khi tính toán, ta được kết quả như sau:

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 8 SVTH: Phạm Hồng Tám
Bảng 1-3. Hình thức vận hành của nguồn cung cấp
Phụ tải


Ngu
ồn điện
Max Min Sự cố
P
F
(MW)

Số tổ máy
làm việc
P
F
(MW)
Số tổ máy

làm việc

P
F
(MW)

Số tổ máy

làm việc
NĐ 170 4 x 50 127,5 3 x 50 150 3 x 50
HT 149,25

122,4 164,25

1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG
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 công suất 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.



GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản 9 SVTH: Phạm Hồng Tám
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. Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho
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.
Đối với 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.
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, 7.
- Nhóm IV: gồm nhà máy, HT và phụ tải 1, 8.
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.
-->