đồ án môn học 2 thiết kế lưới điện khu vực Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là nguồn năng lượng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện
để phát triển xã hội. Chính vì đó khi lập dế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch
phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không
1
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai năm
năm, mười năm, hai mươi năm hoặc lâu hơn nữa.
Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được
nâng cao. Đặc biệt với nền kinh tế nước ta đang hội nhập với nền kinh tế thế giới và
nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước làm cho nhu cầu
về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng
trưởng không ngừng. Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống điện đảm bảo yêu cầu
phục vụ cho quá trình này. 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 nghành hệ thống điện. Một trong những nhiệm
vụ đó là thiết kế các mạng và hệ thống điện.

Do em còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm thiết kế còn nhiều
thiếu sót, mong các thầy cô giáo chỉ bảo. Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo
Lã Minh Khánh đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên: Đặng Văn Sơn

Chương 1
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1. Yêu cầu đối với hệ thống điện
 Phải đảm bảo chất lượng điện năng.
 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
 Giá thành điện năng tối ưu.
2
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

 Phải đảm bảo an toàn.

2. Nguồn điện
Nguồn điện cung cấp cho lưới điện được lấy từ thanh cái cao áp của hệ thống
điện
Xem nguồn điện có công suất vô cùng lớn
3. Phụ tải
Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải được phân bố trên mặt bằng như trong
hình 1, trong đó có phụ tải số 6 là hộ tiêu thụ loại 3 còn lại 5 phụ tải loại 1 và phụ tải
số 3 có hệ số công suất cosφ = 0.92 còn các phụ tải còn lại có hệ số công suất cosφ =

0.9. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax = 5000 h. Các phụ tải đều có yêu cầu điều
chỉnh điện áp khác thường. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ
áp bằng 22kV, phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại. Hệ số đồng thời m = 1
Các phụ tải được phân bố trên mặt bằng như trong hình 1. Xác định khoảng cách từ
nguồn đến các phụ tải điện:

Bảng 1.1: Khoảng cách phụ tải đến nguồn điện
Phụ tải
1
2
3
4
5
6

Khoảng cách (km)
53.7
74.6
51.3
78.1
51.5
70.8

3
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

* Xác định công suất cực đại và công suất cực tiểu của các phụ tải:
Smax = Pmax /cosφ
Qmax = Smax * sinφ
Smin = 50% Smax
Pmin = Smin* cosφ
Qmin = Smin * sinφ

Bảng 1.2: Thông số của các phụ tải
Hộ tiêu thụ
1
2
3
4
5
6
Tổng

Pmax (MW)
30
25
32
26
28
25
166

Smax(MVA)
33.33

27.78
34.78
28.89
31.11
27.78

Pmax+jQmax
30 + j14.53
25 + j12.11
32 + j13.63
26 + j12.59
28 + j13.56
25 + j12.11

Smin (MVA)
16.67
13.89
17.39
14.44
15.55
13.89

Pmin+jQmin
15 + j7.27
12.5 + j6.05
16 + j6.81
13 + j6.3
14 + j6.78
12.5 + j6.05

4
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Chương 2
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
1. Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm rất quan trọng của các 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.

5
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ thống
cần phải phát công suất bằng với công suất trong các 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 thường, cần phải có dự trữ

nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống là một vấn đề
quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại
đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:
∑PF = ∑Py/c = m*∑Ppt + ∆P + Ptd + Pdt
Trong đó:
∑PF : Tổng công suất phát.
∑Pyc : Tổng công suất yêu cầu.
∑Ppt : Tổng công suất của các phụ tải
∑Ppt = P1+ P2+ P3+ P4+ P5+ P6
= 30 + 25 + 32 + 26 + 28+25 =166 MW
∆P= 10% ∑Ppt : Tổn thất công suất tác dụng.
=10% 166 =16.6 MW
Ptd : Công suất tự dùng trong nhà máy điện, Ptd = 0
Pdt : Công suất dự trữ trong hệ thống, Pdt = 0
m: Hệ số đồng thời. m=1
∑PF = 166 +16.6 =182.6 MW
Vậy hệ thống cần 182.6 MW để cung cấp cho các phụ tải
2. 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 chỉ đối với công suất tác dụng mà còn đối với cả công xuất phản khảng
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Nếu công suất phản kháng
phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược
lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo
6
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện

vực

Thiết kế lưới điện khu

chất lượng 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.
∑QF = ∑Qy/c
∑QF = ∑PF * tgφ = 182.6*0.62= 113.2 MVAr
∑Qy/c = m*Qpt+∆QBA+∆QL -∆QC +Qtd +Qdt
Trong đó:
∑QF : Công suất phản kháng phát của hệ thống.
∑Qy/c : Tổng công suất phản kháng yêu cầu.
Qpt: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải.
Qpt = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
=14.53+12.11+13.63+12.59+13.56+12.11 =78.53 MVAr
∆QBA: Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp.
∆QBA= 15%Qpt=15% *78.53= 11.78 MVAr
∆QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây
trong mạng điện.
Qc: Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra
Qc= ∆QL
Qtd : Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện, Qtd=0
Qdt : Công suất dự trữ trong hệ thống. Qdt=0
∑Qy/c=78.53+11.78 =90.31 MVAr
Ta nhận thấy, công suất phản kháng do hệ thống cung cấp cho các phụ tải lớn
hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong
mạng điện thiết kế.

7
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57

Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Chương 3
CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÍ VỀ KINH TẾ - KỸ THUẬT
1. Các phương án nối dây
Yêu cầu chủ yếu đối với mạng điện là độ tin cậy và chất lượng điện năng cung
cấp cho các hộ tiêu thụ. Đối với các hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng đường dây hai mạch
hay mạch vòng. Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch
Đặt ra 5 phương án cung cấp điện
8
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực
1.1.

Thiết kế lưới điện khu

Phương án 1: Sơ đồ mạng điện

1.1.1. Xác định điện áp định mức
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm:
Uđm= 4.34

l + 16 P

Trong đó:
l: Khoảng cách truyền tải, km.
P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW
Điện áp định mức trên nhánh N-1:
Có công suất truyền tải là P= 30 MW
Khoảng cách truyền tải l = 53.7 km
UN-1 = 4.34

53.7 + 16*30

= 100.26 kV

Tính toán tương tự đối với các đoạn lưới còn lại ta có kết quả trong bảng:
Bảng 3.1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Nhánh

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

Điện áp định

truyền tải P

đường dây l,

toán U, kV

mức của mạng
9

ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6

Thiết kế lưới điện khu

MW
30
25
32
26
28
25

km
53.7
74.6

51.3
78.1
51.5
70.8

Uđm, kV
100.26
94.55
103.01
96.47
96.99
94.17

110

Dựa vào bảng số liệu tính toán, ta chọn mức điện áp của mạng điện U đm= 110kV
1.1.2. Chọn tiết diện dây dẫn
Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên
không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), và khoảng cách trung
bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5 m (Dtb= 5m)
Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh

tế của dòng điện: F =

I max
J kt

Trong đó: Imax: dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại, A
I max =

S max
*103
n * 3 *U dm

n: Số mạch của đường dây
Uđm: Điện áp định mức của mạng điện, kV
Smax: Công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA
Jkt: Mật độ kinh tế của dòng điện, nó phụ thuộc vào thời gian sử dụng công
suất lớn nhất (Tmax) và loại dây dẫn A/mm2
Với dây AC và Tmax = 5000 h tra sổ tay thì Jkt = 1.1 A/mm2
* Các điều kiện kiểm tra:
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố:
Isc

≤

Icp

Trong đó: Isc : dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố
10
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
+ Kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang: Đối với đường dây 110kV dây nhôm lõi

≥

thép phải có tiết diện F 70 mm2
≥

+ Kiểm tra độ bền cơ : Đường dây trên không mức điện áp 110kV tiết diện dây F 35
mm2
* Tính tiết diện của dây dẫn nhánh N-1:
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:

IN-1 =

S N −1
103
2 3 *U dm

=

33.33
103
2 3 *110

Tiết diện dây dẫn: FN-1 =

I N −1
J kt

=

= 87.47 A

87.47
1.1

= 79.52 mm2

Chọn tiết diện dây dẫn cho đoạn N-1 tiết diện tiêu chuẩn 70 mm2 dây
AC-70 có Icp =265 A
Tiết diện chọn thoả mãn điều kiện tổn thất vầng quang và độ bền cơ, cần kiểm tra
trong trường hợp sự cố đứt một mạch trên đường dây:
Dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
Isc= 2*IN-1=2*87.47=174.94 A
≤

Isc Icp
Như vậy tiết diện dây dẫn của nhánh N-1 đã chọn thoả mãn điều kiện kiểm tra.
* Tính toán tương tự đối với các nhánh còn lại ta có bảng

Bảng 3.2: Thông số của các đường dây trong mạng điện
Nhánh

S (MVA)

I (A)

N-1
N-2

30 + j14.53 87.47
25 + j12.11 72.9

Ftt

Ftc

Icp(A)

Isc(A)

L(km

(mm2) (mm2)
70

265

174.9

)
53.7

79.52
66.28

265

4
145.8

74.6

70

R0

R (Ω)

X (Ω)

(Ω/km) (Ω/km)
0.42
0.44
11.28

11.81

0.42

X0

0.44

15.67
11

ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57

16.41

Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

N-3

95
32 + j13.63 91.27

70
70

N-6
25 + j12.11 145.8

51.3

0.31

0.43

7.95

11.03

265

4
151.6

78.1

0.42

0.44

16.4

17.18

265

2
163.2

51.5

0.42

0.44

10.82

11.33

375

8
145.8

70.8

0.25

0.423

17.7

29.95

68.92

N-5
28 + j13.56 81.64

182.5

82.98

N-4
26 + j12.59 75.81

320

74.22
132.5

120

4

1.1.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Tổn thất điện áp phải đảm bảo:
Trong chế độ làm việc bình thường : ∆Umax bt% = 10%
Trong chế độ làm việc sự cố: ∆Umax sc% = 20%
Tính tổn thất điện áp trên nhánh thứ i trong chế độ vận hành bình thường:
U ibt % =

PR
i i + Qi X i
*100%
U dm 2

Trong đó: Pi, Qi: Công suất chạy trên nhánh thứ i
Ri, Xi: Điện trở và điện kháng của nhánh i
Trường hợp sự cố đứt một mạch thì tổn thất điện áp:
∆Ui sc% = 2∆Ui bt%
Tính tổn thất điện áp trên đường dây N-1:
Nhánh N-1 là dây AC-70 và có R=11.28Ω, X= 11.81Ω
U1bt % =

P1R1 + Q1 X 1
30*11.28 + 14.53*11.81
*100% =
*100%
2
U dm
1102

∆U1 sc% =2*4.21% =8.42%

≤

= 4.21% < 10%

20%

Tổn thất điện áp trên nhánh N-1 thoả mãn điều kiện
Tương tự ta tính cho các nhánh còn lại
Bảng 3.3: Tổn thất điện áp trong các nhánh
Nhánh

S (MVA)

R (Ω)

X (Ω)

∆Ubt%

∆Usc%
12

ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực
N-1

N-2
N-3
N-4
N-5
N-6

30 + j14.53
25 + j12.11
32 + j13.63
26 + j12.59
28 + j13.56
25 + j12.11

Thiết kế lưới điện khu
11.28
15.67
7.95
16.4
10.82
17.7

11.81
16.41
11.03
17.18
11.33
29.95

4.21
4.88

3.34
5.31
3.77
6.65

8.42
9.76
6.68
10.62
7.54
6.65

∆Umaxbt% = 6.65%
∆Umaxsc% = 10.62%
Thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Đối với các phương án còn lại ta tính toán tương tự như đối với phương án I.
1.2.

Phương án 2: Sơ đố mạng điện

Sơ đồ mạng điện của phương án 2:

1.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Tính cấp điện áp cho nhánh N-6:
Dòng công suất chạy trên đoạn N-5:
SN-5 = S5 + S6 = 28 + j13.56 + 25+ j12.11 = 53 + j25.67 MVA
Dòng công suất chạy trên nhánh 5-6:
S5-6 = S6 = 25 + j12.11 MVA

13

ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng
điện:
Bảng 3.4: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Nhánh

N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
5-6

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

Điện áp định

truyền tải P

đường dây l,

toán U, kV

mức của mạng

MW
30
25
32
26
53
25

km
53.7
74.6
51.3
78.1
51.5
22.8

Uđm, kV
100.26
94.55
103.01
96.47
130.16
89.24

110

1.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn
Bảng 3.5: Thông số của các đường dây trong mạng điện
Nhánh

S (MVA)

I (A)

Ftt

Ftc

Icp(A)

Isc(A)

(mm2) (mm2)
N-1
N-2
N-3

70
30+j14.53
25+ j12.11

87.47
72.9

79.52
66.28

32+j13.63

91.27

82.98

70
95

N-4

70
26+j12.59

N-5
53+j25.67

75.81
154.5

68.92
140.4

4

9
132.5

5-6
25+j12.11

145.8

150
120

L(km

R0

X0

R

)

(Ω/km

(Ω/km)

(Ω)

0.44

11.28

X (Ω)

265

174.9

53.7

)
0.42

265
320

4
145.8
182.5

74.6
51.3

0.42
0.31

0.44
0.43

15.67 16.41
7.95 11.03

265

4
151.6

78.1

0.42

0.44

16.4

17.18

440

2
309.0

51.5

0.19

0.415

4.89

10.69

375

8
145.8

22.8

0.25

0.423

5.7

9.64

4

1.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-5-6:
Tổn thất điện áp trên đoạn N-5:

14
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57

11.81


Đồ án môn học lưới điện
vực

∆UN-5% =

Thiết kế lưới điện khu

PN −5 R5 + QN −5 X 5
53* 4.89 + 25.67 *10.69
*100% =
*100%
2
U dm
1102

=4.41%

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-6:

∆U5-6% =

P6 R6 + Q6 X 6
25*5.7 + 12.11*9.64
*100% =
*100%
2
U dm
1102

= 2.14%

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-5-6:
∆UN-5-6%= 4.41+2.14 =6.55%
Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong trường hợp sự cố, xét sự cố ở đoạn mà tổn

thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
Đối với đường dây N-5-6 khi đứt một mạch N-5 sẽ nguy hiểm hơn so với trường
hợp sự cố trên đoạn 5-6.
Tổn thất điện áp khi đứt một mạch trên đoạn N-5:
∆UN-5sc%= 2*∆UN-5%=2*4.41= 8.82%
Tổn thất điện áp trong chế độ sự cổ đường dây N-5-6:
∆UN-5-6sc%= ∆UN-5sc+∆U5-6 =8.82+2.14 =10.96%
Bảng 3.6: Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Nhánh
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
5-6

S (MVA)
30 + j14.53
25 + j12.11
32 + j13.63
26 + j12.59
53 + j25.67
25 + j12.11

R (Ω)
11.28
15.67
7.95
16.4
4.89

5.7

X (Ω)
11.81
16.41
11.03
17.18
10.69
9.64

∆Ubt%
4.21
4.88
3.34
5.31
4.41
2.14

∆Usc%
8.42
9.76
6.68
10.62
8.82
2.14

Từ kết quả trên cho thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường
và sự cố đều thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp:
∆Umax bt% = ∆UN-5-6bt% = 6.55%
∆Umax sc% = ∆UN-5-6sc% =10.96%

1.3.

Phương án 3: Sơ đồ mạng điện

15
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

1.3.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Tính cấp điện áp cho nhánh N-2:
Dòng công suất chạy trên đoạn N-1:
SN-1 = S1 + S2 = 30 + j14.53 + 25+ j12.11 = 55 + j26.64 MVA
Dòng công suất chạy trên nhánh 1-2:
S1-2 = S2 = 25 + j12.11 MVA
Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng
điện:
Bảng 3.7: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Nhánh

N-1
1-2
N-3
N-4
N-5
5-6

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

Điện áp định

truyền tải P

đường dây l,

toán U, kV

mức của mạng

MW
53
25
32
26
53
25

km
53.7
40
51.3
78.1

51.5
22.8

Uđm, kV
130.32
91.04
103.01
96.47
130.16
89.24

110

1.3.2.Chọn tiết diện dây dẫn
Bảng 3.8: Thông số của các đường dây trong mạng điện
16
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực
Nhán

S (MVA)

I (A)

Ftt

Ftc

Icp(A)

Isc(A)

L(km)

(mm2) (mm2)

h
N-1
1-2
N-3
N-4
N-5

Thiết kế lưới điện khu
R0

X0

R

(Ω/km

(Ω/km)

(Ω)

0.415

0.44
0.43
0.44
0.415

5.1
8.4
7.95
16.4
4.89

11.14
8.8
11.03
17.18
10.69

0.423

5.7

9.64

55+j26.64 160.38
25+ j12.11 72.9
32+j13.63 91.27
26+j12.59 75.81

145.8
66.28

82.98
68.92
140.4

150
70
95
70
150

440
265
320
265
440

320.76
145.8
182.54
151.62
309.08

53.7
40
51.3
78.1
51.5

)
0.19

0.42
0.31
0.42
0.19

53+j25.67

9
132.5

120

375

145.8

22.8

0.25

154.54

5-6
25+j12.11

145.8

4

1.3.3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện:

Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-1-2:
Tổn thất điện áp trên đoạn N-1:

∆UN-1% =

PN −1 R1 + QN −1 X 1
55*5.1 + 26.64*11.14
*100% =
*100%
2
U dm
110 2

=4.77%

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 1-2:

∆U5-6% =

P2 R2 + Q2 X 2
25*8.4 + 12.11*8.8
*100% =
*100%
2
U dm
1102

= 2.62%

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-1-2:

∆UN-1-2%= 4.77+2.62 =7.39%
Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong trường hợp sự cố, xét sự cố ở đoạn mà tổn
thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
Trường hợp sự cố đứt 1 mạch đường dây N-1:
∆UN-1sc%= 2*∆UN-1%=2*4.77= 9.54%
Tổn thất điện áp trong chế độ sự cổ đường dây N-1-2:
∆UN-1-2sc%= ∆UN-1sc+∆U1-2 =9.54+2.62 =12.16%

17
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57

X (Ω)


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Bảng 3.9: Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Nhánh
N-1
1-2
N-3
N-4
N-5
5-6

S (MVA)
55 + j26.64

25 + j12.11
32 + j13.63
26 + j12.59
53 + j25.67
25 + j12.11

R (Ω)
5.1
8.4
7.95
16.4
4.89
5.7

X (Ω)
11.14
8.8
11.03
17.18
10.69
9.64

∆Ubt%
4.77
2.62
3.34
5.31
4.41
2.14

∆Usc%
9.54
2.62
6.68
10.62
8.82
2.14

Từ kết quả trên cho thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường
và sự cố đều thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp:
∆Umax bt% =∆UN-1-2bt = 7.39%
∆Umax sc% = =∆UN-1-2sc = 12.16%
1.4.

Phương án 4: Sơ đồ mạng điện

1.4.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Tính cấp điện áp cho nhánh N-4:
Dòng công suất chạy trên đoạn N-3:
SN-3 = S3 + S4 = 32 + j13.63 + 26+ j12.59 = 58 + j26.22 MVA
Dòng công suất chạy trên nhánh 3-4:
18
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

S3-4 = S4 = 26 + j12.59 MVA
Kết quả tính toán điện áp các đoạn đường dây và chọn điện áp định mức cho mạng
điện:
Bảng 3.10: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Nhánh

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

Điện áp định

truyền tải P

đường dây l,

toán U, kV

mức của mạng

MW
53
25
58
26
53
25

km
53.7
40
51.3
37.8
51.5
22.8

N-1
1-2
N-3
3-4
N-5
5-6

Uđm, kV
130.32
91.04
135.81
92.45
130.16
89.24

110

1.4.2.Chọn tiết diện dây dẫn
Bảng 3.11: Thông số của các đường dây trong mạng điện
Nhánh

S (MVA)

I (A)

Ftt

Ftc

Icp(A)

Isc(A)

(mm2) (mm2)
N-1
1-2
N-3

160.3

150

55+j26.64
25+j12.11

8
72.9
167.0

145.8
66.28
151.8

58+j26.22

4

5

3-4

70
150
70

26+j12.59
N-5
53+j25.67

75.81
154.5

68.92
140.4

4

9
132.5

5-6
25+j12.11

145.8

150
120

L(km
)

R0

X0

R

X (Ω)

(Ω/km) (Ω/km

(Ω)
5.1

11.14

440

320.7

53.7

0.19

)
0.415

265
440

6
145.8
334.0

40
51.3

0.42
0.19

0.44
0.415

8.4
4.87

8.8
10.64

265

8

151.6

37.8

0.42

0.44

7.94

8.32

440

2
309.0

51.5

0.19

0.415

4.89

10.69

375

8

145.8

22.8

0.25

0.423

5.7

9.64

4

1.4.3.Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-3-4:
19
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Tổn thất điện áp trên đoạn N-3:

∆UN-3% =

PN −3 R3 + QN −3 X 3

58* 4.87 + 26.22*10.64
*100% =
*100%
2
U dm
1102

=4.64%

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 3-4:

∆U3-4% =

P4 R4 + Q4 X 4
26*7.94 + 12.59*8.32
*100% =
*100%
2
U dm
1102

= 2.57%

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-3-4:
∆UN-3-4%= 4.64+2.57 =7.21%
Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong trường hợp sự cố, xét sự cố ở đoạn mà tổn
thất điện áp trên đường dây có giá trị cực đại.
Trường hợp sự cố đứt 1 mạch đường dây N-3:
∆UN-3sc%= 2*∆UN-3%=2*4.64= 9.28%
Tổn thất điện áp trong chế độ sự cổ đường dây N-3-4:

∆UN-3-4sc%= ∆UN-3sc+∆U3-4 =9.28+2.57 =11.85%
Bảng 3.12: Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Nhánh
N-1
1-2
N-3
3-4
N-5
5-6

S (MVA)
55 + j26.64
25 + j12.11
58 + j26.22
26 + j12.59
53 + j25.67
25 + j12.11

R (Ω)
5.1
8.4
4.87
7.94
4.89
5.7

X (Ω)
11.14
8.8
10.64

8.32
10.69
9.64

∆Ubt%
4.77
2.62
4.64
2.57
4.41
2.14

∆Usc%
9.54
2.62
9.28
2.57
8.82
2.14

Từ kết quả trên cho thấy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường
và sự cố đều thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp:
∆Umax bt% =∆UN-1-2bt = 7.39%
∆Umax sc% = =∆UN-1-2sc = 12.16%
1.5.

Phương án 5: Sơ đồ mạng điện

20
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57

Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

1.5.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện
Tính dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng N-3-4. Giả thiết
mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện.
Dòng công suất chạy trên đoạn N-3:

SN-3 =

S3 *(l3−4 + l4− N ) + S 4 * l4− N (32 + j13.63) *(37.8 + 78.1) + (26 + j12.59) *78.1
=
lN −3 + l3− 4 + l4− N
51.3 + 37.8 + 78.1

=34.33+j15.33 MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn 3-4:
S3-4 = SN-3 – S3 = 34.33 + j15.33 – (32 + j13.63) = 2.33 + j1.7 MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn N-4:
SN-4 = S4 – S3-4 = 26 + j12.59 – (2.33 + j1.7) = 23.67 + j10.89 MVA
 4 là điểm phân công suất

21
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57

Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Bảng 3.13: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Nhánh

N-1
1-2
N-3
3-4
N-4
N-5
5-6

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

Điện áp định

truyền tải P

đường dây l,

toán U, kV

mức của mạng

MW
53
25
34.33
2.33
23.67
53
25

km
53.7
40
51.3
37.8
78.1
51.5
22.8

Uđm, kV
130.32
91.04
106.36
37.61
92.76
130.16
89.24

110

1.5.2. Chọn tiết diện dây dẫn:
Xét mạch vòng N-3-4-N
Dòng điện chạy trên đoạn N-3:
S N −3

IN-3 =

3 *U dm

=

34.332 + 15.332
*103 =
3 *110

197.33 A

Kiểm tra sự cố. Dòng điện chạy trên đoạn N-3 khi sự cố đoạn N-4 đứt bằng dòng chạy
trên N-4 khi sự cố đoạn N-3 đứt sự cố nặng nề nhất khi đứt một mạch đường dây N-3

I N-3 sc = IN-4 sc =

I3-4 sc =

S3 + S 4
582 + 26.222
=
*103 =
3 *U dm

3 *110

S3
322 + 13.632
=
*103 =
3 *U dm
3 *110

334.08 A

182.56 A

22
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Bảng 3.14: Thông số của các đường dây trong mạng điện
Nhán

S (MVA)

I (A)

Ftc

Icp(A)

Isc(A)

L(km

(mm2) (mm2)

h
N-1
1-2
N-3

Ftt

160.3

150

55 + j26.64
25 + j12.11

8
72.9
197.3

145.8
66.28
179.3

34.33+j15.33

3

9

3-4

70
150
70

2.33 + j1.7
N-4
23.67+j10.89
N-5
53 + j25.67

15.14
136.7

13.76
124.3

5
154.5

2
140.4

4

9
132.5

5-6
25 + j12.11

145.8

120
150
120

)
440

320.7

265
440

6
145.8
334.0

265

8

182.5

375

6
334.0

440

8
309.0

375

8
145.8

53.7
40
51.3
37.8
78.1
51.5
22.8

R0

R

X

(Ω/km) (Ω/km

(Ω)

(Ω)

)
0.415

5.1

11.1

0.44
0.415

8.4
9.75

4
8.8
21.2

0.44

9
15.88 16.6

0.423

4
19.53 33.0

0.415

4.89

4
10.6

5.7

9
9.64

0.19
0.42
0.19
0.42
0.25
0.19
0.25

X0

0.423

4

1.5.3. Tính tổn thất điện áp
Điểm phân công suất là nút 4 nên nút này sẽ có điện áp thấp nhất trong mạch vòng,
nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vòng :

∆Umax% = ∆UN-4% =

P4 * R4 + Q4 * X 4
23.67*19.53 + 10.89*33.04
*100% =
*100% =
2
U dm
1102

6.79%
Khi sự cố trên đoạn N-3:

∆UN-4% =

( P3 + P4 ) * R4 + (Q3 + Q4 )* X 4
*100% =
U dm 2

(32 + 26)*19.53 + (13.63 + 12.59)*33.04
*100% =
1102

∆U4-3% =

P3 R3− 4 + Q3 X 3−4

*100% =
U dm 2

16.52%

6.07%
23

ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

Khi sự cố trên đoạn N-4:
( P3 + P4 )* R3 + (Q3 + Q4 ) * X 3
*100% =
U dm 2

∆UN-3%=

∆U3-4% =

P4 R3−4 + Q4 X 3−4
*100% =
U dm 2

9.29%

5.14%

 ∆UN-4-3 sc = ∆Uscmax = 16.52+6.07= 22.59%

Bảng 3.15: Tổn thất điện áp trên các đường dây trong mạng điện
Nhánh
N-1
1-2
N-3
3-4
N-4
N-5
5-6

S (MVA)
55 + j26.64
25 + j12.11
34.33|+ j15.33
2.33 + j1.7
23.67+j10.89
53 + j25.67
25 + j12.11

R (Ω)
5.1
8.4
9.75
15.88
19.53

4.89
5.7

X (Ω)
11.14
8.8
21.29
16.64
33.04
10.69
9.64

∆Ubt%
4.77
2.62
5.46
0.54
6.79
4.41
2.14

∆Usc%
9.54
2.62
9.29
6.07
16.52
8.82
2.14


Tổn thất điện áp khi sự cố trên đoạn N-3 là 22.59%
=> không thỏa mãn điều kiện tốn thất điện áp cho phép loại bỏ phương án 5
2. So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án
Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn các phương án 1, 2, 3, 4, để tiến hành so sánh
kinh tế kỹ thuật:
Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn
giản không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.
Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán
hằng năm, được xác định theo công thức:
Z = (avh + atc).K + ∆A.C
Trong đó:
atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư theo tiêu chuẩn, atc= 0.125
avh: hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện. avh= 0.04
24
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57


Đồ án môn học lưới điện
vực

Thiết kế lưới điện khu

C: giá tiền tổn thất điện năng 1000đ/kW.h
K: Tổng các vốn đầu tư về đường dây, K= Σ K i
Ki = K0i.li
K0i : giá thành 1km đường dây một mạch, đ/km
li: chiều dài đường dây thứ i, km
nếu đường dây hai mạch thì Ki= 1.6*K0i. li
Tổn thất điện năng trên đường dây: ∆A = Σ∆Ai = Σ ∆Pi max* τ

∆Pi max: tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại

∆Pi max=

Pi max 2 + Qi max 2
Ri
U dm 2

Pimax, Qimax: công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường
dây trong chế độ phụ tải cực đại.
Ri: điện trở tác dụng của đường dây thứ i
τ: thời gian tổn thất công suất cực đại, τ = (0.124+Tmax.10-4)2 *8760
Tmax: thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm
2.1. Phương án 1
2.1.1. Tính tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây
Tổn thất công suất trên đường dây N-1:

∆P1 =

302 + 14.532
11.28
110 2

= 1.036 MW

Các đường dây còn lại tính toán tương tự
Kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tổng hợp ở
bảng:3.16
2.1.2. Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện
Giả thiết rằng các đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng cột thép (cột

kim loại). Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây N-1 được xác định như sau:
K1= 1.6.K01* l1
Trong đó:
l1 chiều dài đường dây l1= 53.7 km
K01: đường dây AC-70 tra được 208.106 đ/km
25
ĐH Bách Khoa Hà Nội – Viện Điện – Bộ môn hệ thống điện, Khóa 57