Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện nguyễn thị minh thu

GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

1


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải.
Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn
Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải điện là bước đầu quan trọng trong
thiết kế mạng điện, đây là bước quyết định thành công hay thất bại của công việc. Từ
đó đưa ra được những phương án nối dây hợp lý, đáp ứng được nhu cầu của phụ tải.
Trước khi thiết kế phải nắm được các đặc điểm của nguồn trong phạm vi thiết kế như:
số nguồn điện, đặc điểm của nguồn phát…Và của tải như: số phụ tải, công suất yêu
cầu, sơ đồ bố chí, mức độ đảm bảo cung cấp điện….
Nhiệm vụ của thiết kế mạng lưới điện và hệ thống điện là nghiên cứu và phân
tích các giải pháp, phương pháp để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải với chi phí
nhỏ nhất nhưng không hạn chế độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng. Để
chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm các nguồn cung cấp
điện và dự kiến sơ đồ nối điện sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao- Kỹ thuật cao nhất.
1.1 Nguồn điện
Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà
máy điện.

1.1.1 Hệ thống điện
Hệ thống điện (HT) có hệ số công suất cosφđm= 0,85 → tgφ = 0,62. Hệ thống
điện có công suất vô cùng lớn vì vậy cần phải có sự trao đổi công suất giữa 2 nguồn
cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các
chế độ vận hành. Mặt khác, hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống là
nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Công suất của hệ thống vô cùng lớn
nên ta không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện (NĐ), công suất tác
dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
1.1.2 Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 3 tổ máy phát. Công suất định mức của mỗi tổ
máy phát là 60 MW. Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy điện bằng:
∑PF =3.60 =180 MW
Hệ số công suất cosφđm= 0,8. Điện áp định mức là Uđm = 10,5 kV.
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất
của các nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%), đồng thời công suất tự
dùng của các nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 6 ÷ 15%, tuỳ theo loại nhà
máy nhiệt điện.
Đối với các nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định khi phụ tải có
P ≥ 30%Pđm, còn khi P ≤ 30%Pđm thì các máy phát ngừng làm việc.Công suất phát
kinh tế của các máy phát ở nhà máy nhiệt điện thường bằng (70 ÷ 90)%P đm.
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

2


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Phụ tải

Các phụ tải có thể được phân thành 3 loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện
năng liên tục.
Phụ tải loại 1: Bao gồm các phụ tải quan trọng nhất, khi có sự cố ngừng cung
cấp điện sẽ làm hỏng các thiết bị đắt tiền phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất, gây
thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân gây ảnh hưởng không tốt về chính trị ngoại
giao. Theo yêu cầu và độ tin cậy cung cấp điện nên các phụ tải loại 1 phải được cung
cấp điện từ 2 nguồn độc lập, thời gian ngừng cung cấp điện cho các phụ tải loại 1 chỉ
được phép trong khỏang thời gian đóng tự động nguồn dự trữ. Đường dây cung cấp
điện cho phụ tải loại 1 phải là dây kép hoặc mạch vòng.
Phụ tải loại 2: Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng đối với những phụ tải
này, việc mất điện chỉ gây thiệt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất giảm sút về số
lượng sản phẩm máy móc và công nhân phải ngừng, phá vỡ những hoạt động bình
thường của đại đa số người dân. Do vậy mức đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên
tục cho các phụ tải này phải dựa trên yêu cầu của kinh tế song đa số các trường hợp
người ta thường cung cấp bằng đường dây đơn.
Phụ tải loại 3: Bao gồm các phụ tai không mấy quan trọng nghĩa là các phụ tỉa
mà việc mất điện không gây ra những hậu quả quá nghiêm trọng. Do vậy hộ phụ tải
loại này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho phép ngừng cung cấp điện trong
thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thay thế phần hư hỏng của mạng điện nhưng
không quá 1 ngày.
1.2

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

3


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Bảng 1.1: Số liệu của các phụ tải ở các chế độ cực đại cực tiểu
Phụ tải
Thông số
1

2

3

4

5

6

7

8

9

Pmax
(MW)

35

34

36

55

20

33

27

40

17

Pmin
(MW)

24,5

23,8

25,2

38,5

14

23,1

18,9

28

11,9

Cos

0,9

đm

Uđm (kV)

22

Yêu cầu
điều chỉnh
điện áp

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

Loại

I

I

I

I

III

I

I

I

III

Tmax (h)

3500

4000

4000

3500

3500

3500

3500

4000

4000

Mạng điện gồm có 9 phụ tải với tổng công suất tác dụng ở chế độ phụ tải cực
đại là∑ P = 297MW, ở chế độ cực tiểu là∑ Pmin =70%Pmax=207,9MW.
Các phụ tải 1, 2, 3, 4, 6, 7 và 8 có mức đảm bảo cung cấp điện loại I.
Các phụ tải 5 và 9 có mức đảm bảo cung cấp điện loại III.
Cả 9 phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường.
Dựa trên phân bố của các phụ tải so với nguồn,ta sẽ nối các phụ tải 2, 3 và 4
với thanh góp hệ thống ,các phụ tải còn lại sẽ được nối với nhà máy nhiệt điện.
Còn phụ tải 1 được cấp điện từ cả hai phía nhà máy và hệ thống và nó làm
nhiệm vụ liên lạc trao đổi công suất khi cần thiết.
Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

4

GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Q max  P max.tg
.

Smax  P max  jQ max
Smax  P max  Q max
2

2

Từ cosφdm=0,9  tgφ=0,484
Dựa vào bảng số liệu trên ta có bảng các thông số của các phụ tải ở chế độ
cực đại và cực tiểu như sau:
Bảng 0.1: Bảng tính toán số liệu phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu
Phụ
tải

Loại

1

I

2

Cos

Pmax+jQmax

Smax

Pmin+jQmin

Smin

0,9

35+j16,94

38,884

24,5+j11,858

27,219

I

0,9

34+j16,456

37,773

23,8+j11,519

26,441

3

I

0,9

36+j17,424

39,995

25,2+j12,197

27,997

4

I

0,9

55+j26,62

61,103

38,5+j18,634

42,772

5

III

0,9

20+j9,68

22,219

14+j6,776

15,554

6

I

0,9

33+j15,972

36,662

23,1+j11,180

25,663

7

I

0,9

27+j13,068

29,996

18,9+j9,148

20,997

8

I

0,9

40+j19,36

44,439

28+j13,552

31,107

9

III

0,9

17+8,228

18,887

11,9+j5,760

13,221

329,958

207,9+j100,624

230,971

Tổng

dm

297+j143,748

1.3 Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là truyền tải một cách tức thời từ
nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận
thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ giữa quá trình sản xuất và tiêu thụ điện
năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng tổng công suất của các hộ tiêu thụ và tổn thất công
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

5


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất
phát và công suất tiêu thụ.
Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, hệ thống cần phải có
1 lượng công suất dự trữ nhất định. Dự trữ trong hệ thống điện 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:
PHT  PNĐ  Ptt  m Pmax   P  Ptd  Pdt

Trong đó:
PNĐ – tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra.
PHT – tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống
m – hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1).
∑Pmax – tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại.
∑∆P – tổng tổn thất trong mạng điện, và có thể lấy bằng 5%∑Pmax.
Ptd – công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công suất
đặt của nhà máy
Pdt – Công suất tác dụng dự trữ vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên
Pdt =0.
Ptt – Công suất tiêu thụ trong mạng điện.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi phụ tải cực đại là:
∑Pmax = 297 MW.

Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
∆P = 5% ∑Pmax =0,05. 297 = 14,85 MW
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
.

Ptd =10%.Pđm =0,1.180 = 18 MW

Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
Ptt = 297 + 14,85 + 18 = 329,85 MW.
Mặt khác : PNĐ = Pđm = 180 MW.
Vậy trong chế độ phụ tải cực đại thì hệ thống cần cung cấp công suất cho các
phụ tải bằng:
PHT =Ptt – Pđm = 329,85 – 180= 149,85 MW

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

6


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

1.4 Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng
giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi
hỏi không những đối với công suất tác dụng mà đối với cả công suất phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân
bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu như
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 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.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:
Q F  Q HT  Q tt  m Q max   Q L   Q C   Q b  Q td  Q dt

Trong đó:
Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ
QF – tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
QHT – công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.
∑∆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, khi
tính sơ bộ thì ta lấy ∑Qc = ∑QL.
∑∆Qb – tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính
toán sơ bộ lấy ∑∆Qb =15% ∑Qmax;
Qtd – Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
Qdt–Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình trên
Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0
Hệ số công suất của nhà máy là cosφ = 0,8 => tgφF = 0,75;
Hệ số công suất của hệ thống là cosφ = 0,85 => tgφHT = 0,62;
Hệ số công suất tự dùng là cosφtd = 0,75 => tgφtd = 0,88
Tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:
QF = PF.tgφF =180.0,75 = 135 MVAr
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng:
QHT = PHT.tgφHT = 149,85.0,62 = 92,907 MVAr.
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

7

GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Tổng công suất phản kháng do các hộ phụ tải tiêu thụ là:
∑Qmax =143,748 MVAr
Tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
∑∆Qb =15% ∑Qmax = 0,15. 143,748 9 = 21,562 MVAr
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
Qtd =Ptd. tgφtd =18.0,88 = 15,84 MVAr.
Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
Qtt =143,748 + 21,562 + 15,84 = 181,15 MVAr
Tổng công suất phản kháng do NĐ và HT có thể phát ra bằng:
QF + QHT =135+ 92,907 =227,907 MVAr
Từ các kết quả trên ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn
công suất phản kháng tiêu thụ .Vì vậy không cần phải bù công suất phản kháng trong
mạng điện thiết kế.
1.5

Xác đinh sơ bộ chế độ làm việc của nguồn
Ta có giả thiết như sau:

-Các phụ tải xung quanh nhà máy và do nhà máy đảm nhiệm truyền công suất
là: 5,6,7,8 và 9
-Các phụ tải xung quanh HT là: 2, 3, 4 và 1
-Trong đó đường dây nối giữa phụ tải 1 với cả 2 nguồn sẽ đóng vai trò liên lạc.
1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại
Nhà máy nhiệt điện có công suất phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất

định mức. Dựa trên sự phân bố của phụ tải ta dự kiến nhà máy cung cấp điện cho các
phụ tải 5, 6, 7,8 và 9 với tổng công suất là:

P
P
Ta có:

pt max

 Ppt5 max  Ppt6 max  Ppt7 max  Ppt8 max  Ppt9 max

pt max

 20  33  27  40  17  137 MW

P
P

pt max
NM

.100% 

137
.100%  76,111%
180

Công suất tự dùng trong nhà máy điện có thể lấy bằng 10% công suất đặt của
nhà máy, trong quá trình truyền tải có tính đến tổn thất công suất, vì vậy trong chế độ
này này ta cho nhà máy phát 85%Pđm. Ta xác định công suất phát của hệ thống để

công suất được cân bằng.
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

8


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Công suất phát của nhà máy nhiệt điện:
Pkt = 85% . Pđm = 0,85.180 = 153 MW.
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện tính sơ bộ như sau:
Ptd = 10% Pđm = 0,1.180= 18 MW
Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:
PF-NĐ =Pkt – Ptd = 153 - 18 = 135 MW
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:
Pyc = ∑Pptmax + ∑∆P = 297 + 5%.297 = 311,85MW
Khi đó thanh góp hệ thống điện sẽ cung cấp cho các phụ tải một lượng công suất là:
PHT =Pyc – PF-NĐ = 311,85 – 135 = 176,85 MW
Như vậy ở chế độ cực đại thì hệ thống điện phải phát một lượng công suất tác
dụng là: PHT =176,85 MW.
1.5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu
Ở chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng, hai máy
phát còn lại sẽ phát 85% Pdm
Ta xác định công suất phát của hệ thống để công suất được cân bằng:
Công suất phát của nhà máy nhiệt điện là:
Pkt = 85% . Pđm = 85% .120 = 102 MW.
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện tính sơ bộ như sau:
Ptd =10%.Pđm = 0,1.120 = 12 MW

Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:
PF-NĐ =Pkt – Ptd =102 – 12= 90 MW
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:
Pyc = ∑Ppt + ∑∆P = 207,9 + 5%.207,9 = 218,295 MW
Khi đó thanh góp hệ thống điện sẽ cung cấp cho các phụ tải một lượng công
suất là:
PHT =Pyc – PF-NĐ =218,295 – 90= 128,295MW
Như vậy ở chế độ phụ tải cực tiểu thì hệ thống phát lên lưới một lượng công
suất tác dụng là PHT =128,295MW

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

9


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

1.5.3 Chế độ sự cố
Ta xét với trường hợp sự cố nghiêm trọng nhất xảy ra là hỏng một tổ máy của
nhà máy nhiệt điện, khi đó ta chỉ còn 2 tổ máy với công suất định mức là
Pđm =60.2 = 120 MW

P
P

pt min

Ta thấy:

.100% 

NM

137
.100%  114,167%
120

Vì vậy ta sẽ cho NM phát 95% công suất định mức,phần còn lại sẽ do HT đảm
nhận
Công suất phát của nhà máy nhiệt điện là:
Pkt = 95%.Pđm =0,95.120 = 114 MW
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện tính sơ bộ như sau:
Ptd =10%.Pđm = 0,1.120 = 12MW
Công suất phát lên lưới của nhà máy nhiệt điện là:
PF-NĐ =Pkt – Ptd =114 – 12 = 102 MW
Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện là:
Pyc = ∑Ppt + ∑∆P = 297+ 297.5% = 311,85 MW
Khi đó thanh góp hệ thống điện sẽ cung cấp cho các phụ tải một lượng công
suất là:
PHT =Pyc – PF-NĐ =311,85 - 102 = 209,85 MW.
Như vậy ở chế độ sự cố thì hệ thống điện phải phát một lượng công suất tác
dụng là: PHT =209,85 MW
Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương thức
vận hành của nhà máy và hệ thống trong các chế độ như sau:
Bảng 0.2: Tổng kết phương thức vận hành của nhà máy và hệ thống
Nhà máy nhiệt điện
Chế độ

Số tổ máy vận
hành

Cực đại

Hệ thống

Công suất phát

Công suất phát

3

[MW]
153 (85%)

[MW]
176,85

Cực tiểu

3

102(85%)

128,295

Sự cố

2

114(95%)

209,85

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

10


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Chương 2: Đề xuất phương án nối dây
và chọn điện áp truyền tải
2.1 Đề xuất các phương án nối dây
 Lựa chọn phương án nối dây của mạng điện là nhiệm vụ hết sức quan trọng dể
từ đó đánh giá so sánh các phương án về mặt kỹ thuật nhằm tìm ra phương án hợp lý
nhất đảm bảo cấp điện kinh tế và hiệu quả.
Việc đề xuất phương án nối dây phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: công
suất, số lượng, vị trí của các phụ tải, mức độ yêu cầu cung cấp điện của phụ tải cũng
như khả năng cung ứng của nguồn
Các sơ đồ mạng điện cần phải có 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.
Các hộ phụ tải loại I, do yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao nên được cấp điện
bằng đường dây mạch kép hoặc mạch vòng, các hộ phụ tải loại (III) được cấp điện
bằng đường dây mạch đơn.
 Các yêu cầu đối với mạng điện:

- Cung cấp điện liên tục
- Đảm bảo chất lượng điện năng
- Đảm bảo thuận lợi cho thi công,vận hành và có tính linh hoạt cao
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
- Đảm bảo tính kinh tế
Đặc biệt, khi nối dây của mạng điện hình tia cần chú ý điều kiện của nhánh các
phụ tải liên thông nhau, dó là tổng công suất của các phụ tải trong nhánh liên thông
không lớn hơn 75MW, nhằm cho hệ thống vận hành đảm bảo hơn.
 Để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới
điện thành các nhóm nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên
các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ta chọn được một phương án tối ưu của từng nhóm.
Vì các nhóm phân chia độc lập, không phụ thuộc lẫn nhau nên kết hợp các phương án
tối ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ tối ưu của mạng điện.
 Ưu nhược điểm của phương pháp chia nhóm :
-Ưu điểm: phương pháp này giúp ta chọn được sơ đồ tối ưu nhất mà các
phương pháp khác chưa thực hiện được.
-Nhược điểm: việc chia nhóm phụ thuộc nhiều vào số lượng và vị trí địa lý của
các phụ tải. Khi vị trí địa lý của các phụ tải đan xen nhau, việc chia nhóm sẽ gặp nhiều
khó khăn.

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

11


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

 Khu vực lưới điện cần thiết kế có sơ đồ như sau:

41,231

2

3

41,231
58,311
76,158
53,852

HT

36,056

5

36,056

4

44,721
50,99

28,284
40

1

7

28,284

44,721

31,623

NĐ

31,623

64,031

6

30
56,569

31,623

8

41,231

9

Hình 2.1: Sơ đồ địa lý mạng lưới điện(km)
 Việc chia nhóm sẽ được thực hiện như sau: trước tiên dựa vào vị trí địa lý và
công suất của các nguồn và phụ tải, chúng ta sẽ xem xét xem các phụ tải được lấy

công suất từ nguồn nào. Ở đây chúng ta có hai nguồn, các phụ tải sẽ được cung cấp từ
nguồn gần nó nhất, nếu phụ tải nằm ở vị trí gần giữa 2 nguồn thì chúng ta sẽ xét đến
công suất của nguồn và tổng công suất của các phụ tải xung quanh nó để đưa ra quyết
định nối phụ tải đó với nguồn nào. Sau đó chúng ta sẽ tiến hành phân chia thành các
nhóm. Việc vạch phương án sẽ được tiến hành đối với mỗi nhóm. Cụ thể như sau:
Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-1 được xác định như sau:

PN 1  Pkt  Ptd  PN  PN
trong đó:
Pkt - tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;
Ptd - công suất tự dùng của nhà máy điện;
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

12


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

PN - tổng công suất tác dụng của tất cả các phụ tải nối với nhà máy nhiệt điện
( PN  P3  P4  P5  P6  P7  P8 );
∆PN – tổn thất công suất trên đường dây do nhiệt điện cung cấp (∆PN =5%PN)
Như đã tính ở mục 1.5.1 ta có: Pkt  153 MW, Ptd  18 MW
Dựa vào vị trí các phụ tải, phụ tải 5, 6, 7, 8 và 9 nối với nhà máy nhiệt điện thì
sơ bộ ta tính được lượng công suất truyền vào phụ tải 1 từ nhà máy NĐ là:

P1  ( Pkt  Ptd )  ( P5  P6  P7  P8  P9 )  5%PN  (153  18)  137  137.0,05  8,85MW
Lượng công suất còn thiếu là 8,85MW sẽ do hệ thống truyền về.
Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ phụ

tải lân cận nó là 5, 6, 7, 8 và 9; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phụ tải là
2, 3, 4 và 1.Nhà máy và hệ thống liên hệ thông qua đường dây liên lạc nối qua phụ tải
1
 Dựa trên cơ sở vị trí địa lý giữa các phụ tải, ta lại phân hai khu vực trên làm các
nhóm nhỏ. Phía nhà máy nhiệt điện được chia làm hai nhóm, phía hệ thống chia làm
một nhóm. Cụ thể là như sau:

2
3

Nhóm 1

HT
5

Nhóm 3

4

7

1

Nhóm 2
NĐ
6

8

Nhóm 4

9

Hình 2.2 Sơ đồ chia nhóm phụ tải
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

13


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

 Để vạch ra được các phương án nối dây cho mỗi nhóm, ta phải dựa trên ưu
điểm, nhược điểm của các sơ đồ hình tia, liên thông, mạch vòng và yêu cầu của các
phụ tải.
 Sơ đồ hình tia:
- Ưu điểm: đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản. Các phụ tải
không liên quan đến nhau, khi sự cố trên một đường dây không ảnh hưởng đến đường
dây khác. Tổn thất nhỏ hơn sơ đồ liên thông.
- Nhược điểm: khảo sát, thiết kế, thi công mất nhiều thời gian và tốn nhiều chi
phí.
 Sơ đồ liên thông:
- Ưu điểm: là thiết kế, khảo sát giảm nhiều so với sơ đồ hình tia. Chi phí của
thiết bị và dây dẫn giảm hơn.
- Nhược điểm : Cần có thêm trạm trung gian, đòi hỏi phải có bảo vệ rơle. Thiết
bị tự động hóa phức tạp hơn. Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia.
Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.
 Mạng kín:
- Ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt,
tổn thất ở chế độ bình thường thấp.

- Nhược điểm: Bố trí bảo vệ rơle và tự động hóa phức tạp, khi xảy ra sự cố tổn
thất lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn.
 Ta có các phương pháp nối dây của từng nhóm như sau:
2.1.1 Nhóm 1
Nhóm gồm NĐ, HT phụ tải 1 và 4

HT

36, 056km
4

36, 056km
1

44, 721km

NĐ

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

14


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

2.1.2 Nhóm 2
Nhóm gồm HT, phụ tải 2, và 3

a

hương n 2a

hương n 2b

2

2

3

41,231

3

41,231
41,231
58,311
HT

c hương n 2c

HT

c hương n 2d

2

2

41,231
3

3

41,231

41,231
58,311

58,311
HT

HT

\

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

15


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

2.1.3 Nhóm 3
Nhóm gồmNĐ, phụ tải 5 và 7
a

hương n 3a

hương n 3b

5

5

28, 284km

40km

7

NĐ

7

28, 284km

NĐ

28, 284km

2.1.4 Nhóm 4
Nhóm gồm NĐ, phụ tải 6, 8 và 9
a

hương n 4a

NĐ

hương n 4b

NĐ

31, 623km

31, 623km

6
30km

6

30km

56,569km

8

8

31, 623km

9

9

2.2 Lựa chọn điện áp truyền tải
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất của phụ
tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các
phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung
cấp điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công
suất trên mỗi đường dây trong mạng điện.
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

16


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Các phương án của mạng điện thiết kế hay là các đoạn đường dây riêng biệt của
mạng điện có thể có điện áp định mức khác nhau. Chọn điện áp cho mạng là một
trong những vấn đề cơ bản của việc thiết kế. Việc chọn điện áp ảnh hưởng trực tiếp
đến chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện. Nếu điện áp cao thì dòng điện
nhỏ sẽ được lợi về dây dẫn nhưng xà sứ cách điện phải lớn. Ngược lại nếu điện áp
thấp thì được lợi về cách điện, cột xà nhỏ hơn nhưng chi phí cho dây dẫn sẽ cao hơn.
Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài đường dây tải điện mà chọn
điên áp vận hành sao cho thích hợp nhất. Trong khi tính toán thông thường, trước hết
chọn điện áp định mức của các đoạn đường dây có công suất truyền tải lớn. Các đoạn
đường dây trong mạng kín, theo thường lệ, cần được thực hiện với một cấp điện áp
định mức.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau:
U i  4,34 l i  16

Pi
, kV
n

trong đó:
Ui - điện áp tính toán của đường dây thứ i, kV;
li - chiều dài đường dây thứ i, km;
Pi - công suất tác dụng trên đường dây truyền tải thứ i, MW;
n - số lộ đường dây làm việc song song. Với đường dây đơn thì n = 1, với
đường dây kép thì n = 2
Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và từng phương án.
2.2.1 Nhóm 1
HT

36, 056km
4

36, 056km
1

44, 721km

NĐ

Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ-1-HT.
Công suất tác dụng từ phụ tải 1 truyền vào đường dây 1-NĐ đã được xác định ở
phần 2.1 là P1 N  8,85MW
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

17


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Công suất phản kháng do phụ tải 1 truyền vào đường dây 1-NĐ có thể tính gần
đúng như sau:

Q1 N  P1 N .tgN  8,85.0,75  6,638 MVAr
Như vậy:
.
.

S 1 N  8,85  j 6, 638MVA

Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1 bằng
.

.

.

S H 1  S 1  S 1 N  35  j16,94  (8, 85  j 6,638)  43,85  j 23,578MVA

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.1 Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm 1
Lộ

Pi (MW)

li (km)

Ui (kV)

HT-1

43,85

0,9

36,056

85,362

1-NĐ

8,85

0,9

44,721

46,647

HT -4

55

0,9

36,056

94,693

Cos

i

Uđm (kV)

110

Do đó ta chọn điện áp truyền tải định mức của nhóm 1 là 110 kV.
2.2.2 Nhóm 2
2.2.2.1 hương n 2a
2
3

41,231

58,311
HT

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.2 Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm phụ tải 2a
Lộ

Pi (MW)

HT-2

34

Cos
0,9

i

li (km)

Ui (kV)

Uđm (kV)

41,231

78,811

110

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

18


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

HT -3

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

36

0,9

58,311

80,765

2.2.2.2 hương n 2b
2

41,231

3

41,231
HT

Công suất truyền tải trên đường dây HT-2 bằng
.

.

.

S H 2  S 2  S 3  34  j16, 456  36  j17, 424  70  j33,88MVA

Công suất truyền tải trên đường dây 3-2 bằng
.

.

S 32  S 2  34  j16, 456MVA

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.3 Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm phụ tải 2b
Lộ

Pi (MW)

HT-2

70

3-2

34

li (km)

Ui (kV)

0,9

41,231

106,417

0,9

58,311

78,877

Cos

i

Uđm (kV)
110

2.2.2.3 hương n 2c

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

19


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Để tính dòng công suất chạy trong mạch vòng, ta giả thiết rằng mạng điện đồng
nhất và tất cả đường dây cùng tiết diện. Như vậy:
S H 2 

S2 .(l23  lH 3 )  S3 .lH 3
l23  lH 3  lH  2

(34  j16, 456).(41,231+58,311)+(36  j17, 424).58,311
41,231+58,311  41, 231
 38,954  j18,854( MVA)


S H 3  ( S2  S3 )  S H 2  (34  j16, 456+36  j17, 424) - (38,954  j18,854)=31,046+j15,026(MVA)
S23  S H 2  S2  38,954  j18,854  (34  j16, 456)  4,954  2, 398(MVA)

Vậy điểm 3 là điểm phân bố công suất
Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.4 Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm phụ tải 2c
Lộ

Pi (MW)

li (km)

Ui (kV)

HT-2

38,954

0,9

41,231

111,876

HT-3

31,046

0,9

58,311

102,248

3-2

4,954

0,9

58,311

50,905

Cos

i

Uđm (kV)

110

2.2.2.4 hương n 2d
2
3

41,231

58,311
HT

Công suất truyền tải trên đường dây HT-3 bằng
.

.

.

S H 3  S 2  S 3  34  j16, 456  36  j17, 424  70  j33,88MVA

Công suất truyền tải trên đường dây 3-2 bằng
.

.

S 32  S 3  36  j17, 424MVA

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

20

GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.5 Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm phụ tải 2d
Lộ

Pi (MW)

HT-3

70

3-2

36

li (km)

Ui (kV)

0,9

58,311

107,918

0,9

41,231

78,748

Cos

i

Uđm (kV)
110

2.2.3 Nhóm 3
2.2.3.1 hương n 3a
5
40km

7

NĐ

28, 284km

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.6 Kết quả tính toán điện áp định mức phụ tải 3a
Lộ

Pi (MW)

NĐ-5

20

NĐ -7

27

li (km)

Ui (kV)

0,9

40

82,346

0,9

28,284

67,832

Cos

i

Uđm (kV)
110

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

21


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

2.2.3.2 hương n 3b
5

28, 284km

7

NĐ

28, 284km

Công suất truyền tải trên đường dây NĐ-7 bằng
.

.

.

S N 7  S 7  S 5  20  j9,68  27  j13,068  47  j 22,748MVA

Công suất truyền tải trên đường dây 7-5 bằng
.

.

S 75  S 7  27  j13,068MVA

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:
Bảng 2.7 Kết quả tính toán điện áp định mức nhóm phụ tải 3b
Lộ

Pi (MW)

NĐ-7

47

7-5

27

li (km)

Ui (kV)

0,9

28,284

87,264

0,9

28,284

93,111

Cos

i

Uđm (kV)
110

2.2.4 Nhóm 4
2.2.4.1 hương n 4a
NĐ

31, 623km
6
30km

56,569km

8
9

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho mạng điện
và có kêt quả như sau:
Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

22


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Bảng 2.8 Kết quả tính toán điện áp định mức phụ tải 4a
Lộ

Pi (MW)

li (km)

Ui (kV)

NĐ-6

33

0,9

31,623

74,621

NĐ-8

40

0,9

30

81,194

NĐ-9

17

0,9

56,569

78,669

31, 623km

6

Cos

i

Uđm (kV)

110

2.2.4.2 hương n 4b
NĐ

30km

8

31, 623km
9

Công suất truyền tải trên đường dây NĐ-6 bằng
.

.

.

S N 6  S 6  S 9  33  j15,972  17  8, 228  50  j 24, 2MVA

Công suất truyền tải trên đường dây 3-2 bằng
.

.

S 69  S 6  33  j15,972MVA

Dựa vào phương pháp đã trình bày ta tính toán chọn điện áp định mức cho
mạng điện và có kêt quả như sau:

Bảng 2.9 Kết quả tính toán điện áp định mức phụ tải 4b
Lộ

Pi (MW)

li (km)

Ui (kV)

NĐ-6

50

0,9

31,623

90,166

6-9

33

0,9

31,623

102,669

NĐ-8

40

0,9

30

81,194

Cos

i

Uđm (kV)

110

Như vậy qua tính toán sơ bộ ta chọn điện áp Uđm=110kV cho toàn bộ hệ thống
lưới điện thiết kế.

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

23


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Chương 3: Tính toán chỉ tiêu kỹ thuật

3.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn và tính tổn thất điện áp trong mạng điện
3.1.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn
Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.
Các đường dây được sử dụng là dây nhôm lõi thép AC, đồng thời các dây dẫn thường
đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây chạy qua. Đối
với các đường dây 110kV thì khoảng cách trung bình hình học của các dây dẫn là
5mm (Dtb=5mm).
Đối với mạng điện khu vực thì các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ
kinh tế của dòng điện, nghĩa là:
F

I max
J kt

Với Imax là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình
thường, được xác định theo công thức :

I max 

Smax
.103(A)
n. 3.U đm

Trong đó:
F : Tiết diện của đường dây (mm2)
Smax : Công suất của đường dây trong chế độ cực đại (MVA)
Uđm: Điện áp định mức của đường dây [kV]
n: Số lộ đường dây.
Jkt: Mật độ dòng kinh tế của dòng điện, dựa vào Ttbmax và loại dây dẫn AC ta có
Jkt = 1,1A/mm2 [TK1].

Từ công thức trên ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn gần
nhất,sau đó tiến hành kiểm tra điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng của dây
dẫn trong các chế độ.
 Đối với đường dây 110kV, để đảm bảo điều kiện vầng quang các dây nhôm lõi
thép cần phải có tiết diện F ≥70 mm2.Độ bền cơ học của đường dây trên không thường
được phối hợp với điều kiện về vầng quang nên không phải kiểm tra điều kiện này.
 Điều kiện phát nóng:
-Với dây đơn:

I ≤ k1. Icp

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

24


GVHD: TS.Trần Thanh Sơn

SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2

Trong đó :k1 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ : k1 =

700  Q xq
700  Qch



70  35
 0,88
70  25

Qxq: Nhiệt độ xung quanh (350C)
Qch: Nhiệt độ chuẩn (250 C)
Icp: Dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết
diện của dây;
-Với đường dây kép:
Isc max = 2.Ibt max < k1.k2.Icp
Trong đó: Isc max : dòng điện lớn nhất ở chế độ sự cố
k2 :hệ số hiệu chỉnh khi các dây dẫn đặt cạnh nhau : lấy k2=0,92
Đối với chế độ sự cố ta xét hai trường hợp như sau tuy nhiên không xét các sự
cố xếp chồng:
-Sự cố ngừng một mạch đường dây kép.
-Sự cố hỏng một tổ máy phát có công suất lớn nhất
3.1.2 Phương pháp tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng
điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện.
Khi thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc các nguồn cung cấp có
đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải. Do đó không xét đến những vấn đề
duy trì tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở
các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp.
Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện có thể đánh giá chất lượng điện
năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù
hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một
cấp điện áp không vượt quá 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong các
chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 20%, nghĩa là:
ΔUmax bt % = 15%
ΔUmax sc % = 20%
Tổn thất điện áp phần trăm trên đường dây thứ i nào đó khi đường dây vận
hành bình thường được xác định theo công thức:

Uibt % 

Pi R i  Qi Xi
.100
2
Uđm

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực”

25