Thiết kế mạng điện khu vực

Fd
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG
-------------------   -------------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Thầy giáo hướng dẫn : TS.Nguyễn Văn Điệp
Sinh viên thực hiện : Trần Quang Tuấn
Lớp : Đ3-QLNL
Hà Nội 2011

Hệ Thống Cung Cấp Điện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập – Tự Do – Hạnh
phúc
BỘ MÔN --------------------
CUNG CẤP ĐIỆN
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Họ tên sinh viên: Trần Quang Tuấn
Lớp: D3- QLNL
Ngành: Quản lý năng lượng
1. Đầu đề đồ án môn học
Thiết kế mạng điện khu vực
2. Các số liệu ban đầu
Hệ thống có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110kV là cosφ=
0,85.
Nhà máy nhiệt điện có công suất 3x100 MW, Uđm = 10,5kV; cosφ= 0,85.
Các số liệu về phụ tải cho ở phần Phụ lục.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
1. Phân tích các nguồn cung cấp và phụ tải

2. Cân bằng công suất tác dụng, cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện.
3. Xây dựng các phương án nối dây
4. Chọn tiết diện dây dẫn
5. Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu
Giáo viên hướng dẫn
Nguyễn Văn Điệp
Electric Power University Page 2
Hệ Thống Cung Cấp Điện
PHỤ LỤC
Sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải cho trên Hình 1.
Các số liệu về phụ tải cho trong Bảng 1.
Hình 1.1
Tỷ lệ: 1 đơn vị tương ứng với 10 km
Bảng 1.1
Nội dung Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Phụ tải cực đại (MW ) 36 50 38 38 38 40 38 36 49
Hệ số công suất cosφ 0,9
Loại hộ tiêu thụ Loại 1
Mức điện áp của lưới điện thứ cấp ( kV) 10
Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 5000 giờ
Giá 1 kWh điện năng tổn thất: 500 đồng
Electric Power University Page 3
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Giá 1 kVAr công suất thiết bị bù: 150 000 đồng
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là nguồn năng lượng đặc biệt quan trọng rất cần thiết cho mọi quốc
gia trên thế giới. Tại Việt Nam, việc phát triển nguồn năng lượng này cũng đang rất
được chú trọng để có thể bắt kịp với tốc độ phát triển kinh tế xã hội của đất nước

trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hóa. Để thực hiện yêu cầu đó cần phát triển
các nhà máy điện cũng như các mạng và hệ thống điện có công suất lớn. Đó là một
yêu cầu rất lớn đối với ngành điện nói chung và do đó việc cung cấp, đào tạo nhân lực
kỹ sư điện rất quan trọng. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó cùng với những kiến thức
em đã học em đã hoàn thành bản đồ án này.
Đồ án của em bao gồm:
Chương I: Phân tích các nguồn cung cấp điện và phụ tải
Chương II: Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống điện.
Chương III: Xây dựng các phương án nối dây.
Chương IV: Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu
Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản than, cùng với
sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo bộ môn, em đã hoàn thành xong đồ án
này. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em còn có những sai sót. Em
rất mong nhận được sự nhận xét góp ý của thầy cô để bản đồ án của em được hoàn
thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 30 tháng 4 năm 2011
Sinh viên
Trần Quang Tuấn
Electric Power University Page 4
Hệ Thống Cung Cấp Điện
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CÁC NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN
VÀ PHỤ TẢI
Phân tích nguồn và phụ tải qua mạng điện là một phần quan trọng trong tính
toán thiết kế. Tính toán thiết kế có chính xác hay không hoàn toàn phụ thuộc vào mức
độ chính xác của công tác thu thập và phân tích phụ tải. Phân tích nguồn là việc làm
cần thiết nhằm định hướng phương thức vận hành của nhà máy điện cũng như quyết
định sơ đồ nối dây của mạng điện. Phân tích về những đặc điểm kỹ thuật – kinh tế của
từng nhà máy điện như: công suất , hiệu suất, hệ số cosφ, khả năng điều chỉnh.
1.1/ Nguồn điện
Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà

máy nhiệt điện.
1.1.1/ Hệ thống điện:
Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp
110kV bằng 0,85. Vì vậy cần có sự liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi
công suất giữa hai 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 vì hệ thống 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 nhiệt điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ
hệ thống điện.
1.1.2/ Nhà máy nhiệt điện:
Nhà máy nhiệt điện có ba tổ máy phát. Mỗi máy phát có công suất định mức.
Như vậy tổng công suất định mức của NĐ bằng: 3×100 = 300 (MW).
Nhiên liệu của 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 dung của NĐ
thường chiếm khoảng 6 đến 15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện.
Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P ≥
70%P
đm
các máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các nhà máy NĐ thường bằng (80 ÷ 90%)P
đm
. Khi
thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80%P
đm
, nghĩa là:
P
đm
= 80%P
đm

Do đó khi phụ tải cực đại cả ba máy phát đều vận hành và tổng công suất tác
dụng phát ra của NĐ bằng:
P
kt
=
80
3 100 240
100
× × =
MW
Electric Power University Page 5
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, cho hai máy phát vận hành song song, một máy
phát để bảo dưỡng, nghĩa là tổng công suất phát của NĐ bằng:
P
kt
=
80
2 100
100
× ×
= 160 MW
Khi sự cố ngừng một máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100%P
đm
, như vậy:
P
F
= 2×100 = 200 MW
Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống điện
1.2/ Các phụ tải điện:

Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải. Tất cả các hộ phụ tải đều là hộ loại I
và có hệ số cosφ = 0,9. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại T
max
= 5000h. 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 biến áp bằng 10kV. 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, phần còn lại nhận
từ thanh góp 110kV của hệ thống.
Kết quả tính giá trị công suất của phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu
như bảng sau:
Bảng1.2 thông số của phụ tải
Hộ tiêu thụ
S
max
=P
max
+jQ
max
(MVA)
S
max
(MVA)
S
min
=P
min
+jQ
min
(MVA)
S

min
(MVA)
1 36+17,44j 40 25.2+12,21j 48,5
2 50+24,23j 55,56 35+16,96j 39,5
3 38+18,4j 42,22 26.6+12,88j 36,5
4 38+18,4j 42,22 26.6+12,88j 37,5
5 38+18,4j 42,22 26.6+12,88j 39,4
6 40+19,36j 44,44 28+13,55j 34,4
7 38+18,4j 42.22 26.6+12,88j 39,4
8 36+17,44j 40 25.2+12,21j 47,5
9 49+23,72j 54,44 34.3+16,6j 38,5
Tổng 363+175,79j
Electric Power University Page 6
Hệ Thống Cung Cấp Điện
CHƯƠNG II: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG CÔNG
SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1/ 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 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 hệ thống, các nhà máy của hệ
thộng điện cần phải phát công suất bằng với công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn
thất 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 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:
P

ND
+ P
HT
= P
tt
= m.∑P
max
+ ∑∆P + P
td
+ P
dt
Trong đó:
P
ND
: tổng công suất do nhà máy điện phát ra
P
HT
: công suất tác dụng lấy từ hệ thống
m: hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại(m=1)
∑P
max
: tổng công suất của các phụ tải
∑∆P: tổng tổn thất trong mạng điện,khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P = 5% ∑P
max
P
td
: công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng
công suất đặt của nhà máy.
P
dt

: công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ ta cũng có thể
lấy P
dt
=10% ∑P
max
, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của
tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn.Bởi vì hệ thống điệ có công suất
vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống,nghĩa là P
dt
= 0.
P
tt
: công suất tiêu thụ trong mang điện.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác đinh từ bảng 1.2
bằng:
∑P
max
= 363 MW
Tổng tổn thất công suất

tác dụng trong mạng điện có giá trị:
Electric Power University Page 7
Hệ Thống Cung Cấp Điện
∆P = 5%∑P
max
= 5%.363 = 18,15 MW
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
P
td
= 10%P

đm
= 10% × 300 = 30 MW
Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị bằng:
P
tt
= 363+ 18,15 + 30 = 411,15 MW
Trong mục 1.1 đã tính được tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế bằng:
P
ND
= P
kt
= 240 MW
Như vậy trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các
phụ tải bằng:
P
HT
= P
tt
– P
ND
= 411.15 - 240 = 171.15 MW
Nếu trong mạng thiết kế có 2 nhà máy điện, khi đó cần chọn một nhà máy điện
làm nhiệm vụ cân bằng công suất trong HT, nhà máy điện còn lại sẽ phát công suất
theo dự kiến. Trong thực tế thường chọn các nhà máy có công suất lớn và có khả năng
điều chỉnh nhanh công suất tác dụng là nút cân bằng công suất.
Để thuận tiện khi tính, nút cơ sở về điện áp thường được chọn trùng với nút
cân bằng công suất.
Cân bằng công suất trong hệ thống điện trước hết là xem khả năng cung cấp
điện và tiêu thụ trong hệ thống có cân băng không.Sau đó sơ bộ định hướng phương
thức vận hành cho từng nhà máy điện trong các chế dộ vận hành lúc phụ tải cực đại,

cực tiểu hay sự cố dựa vào khả năng cung cấp điện của từng nguồn điện.Cân bằng
công suất chính là nhằm ổn định chế đọ vận hành của hệ thống điện.
Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tấn số ổn định trong hệ thống. Để
giữ được điện áp bình thường ta cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng ở hệ
thống nói chung và khu vực nói riêng. Mặt khác sự thay đổi điện áp cũng ảnh hưởng
tới sự thay đổi tần số và ngược lại.
2.2. Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng
giũa điện năng sản xuất và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm.Sự cân băng đòi hỏi
không những chỉ đối với công suất tác dụng, mà cả đối với 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 công
suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp trong mạng
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.
Electric Power University Page 8
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:
Q
F
+ Q
HT
= Q
tt
= m
∑
Q
max
+

∑
ΔQ
L
-
∑
ΔQ
C
+
∑
ΔQ
b
+ Q
td
+Q
dt
(*)
Trong đó:
• m = 1
• Q
F
: Tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra.
• Q
HT
: Công suất phản kháng do HT cung cấp.
• Q
tt
: Tổng công suất phản kháng tiêu thụ.
•
∑
ΔQ

L
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của
các đường dây trong mạng điện.
•
∑
ΔQ
C
: Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường
dây sinh ra, khi tính sơ bộ lấy
∑
ΔQ
L
=
∑
ΔQ
C
.
•
∑
ΔQ
b
: Tổng tổn thất công suất trong các trạm biến áp, trong tính
toán sơ bộ lấy
∑
ΔQ
b
= 15%
∑
Q
max

• Q
td
:Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện(
cosφ
td
=0 ,75 ÷0 ,8
)
• Lấy
cosφ
td
=¿
0,75%.
• Q
dt
:Công suất phản kháng dự trữ trong HT, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình
(*).
Đối với mạng điện thiết kế, công suất P
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Q
dt
= 0.
Như vậy tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:
Q
F
= P
F

φ=¿
× tan ¿

240 × 0,62 = 148,8 MVAr
Công suất phản kháng do HT cung cấp bằng:
Q
HT
= P
HT

φ=¿
× tan ¿
171,15× 0,62 = 106,113 MVAr
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định
theo bảng 1.2 bằng:
Q
max
=¿
∑
¿
175,79 MVAr
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
∑
ΔQ
b
=¿
0,15 × 175,79 = 26,3685 MVAr
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện có giá trị bằng:
Q
td
=P
td
× tgφ

td
Electric Power University Page 9
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Đối với cosφ
td
= 0,75 thì tgφ
td
= 0,88. Do đó:
Q
td
= 30× 0,88 =26,4 MVAr
Như vậy tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện bằng:
Q
tt
= 175,79 + 26,3685 + 26,4 + 0= 228,5585 MVAr
Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:
Q
F
+ Q
HT
= 148,8 +106,113 = 254,913 MVAr
Từ các kết quả tính toán ở trên nhận thấy các nguồn có khả năng phát ra công
suất phản kháng lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ. Vì vậy không cần bù công
suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.
Electric Power University Page 10
Hệ Thống Cung Cấp Điện
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
3.1 Các yêu cầu để xây dựng phương án nối dây hợp lý
Phương án cung cấp điện được lựa chọn có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu
kinh tế- kĩ thuật của hệ thống. Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý phải

thỏa mãn các yêu cầu sau:
• Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kĩ 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 người và thiết bị.
• Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải.
3.2. Dự kiến các phương án
Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của
nó.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 an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ
tải mới.
Dựa vào việc phân tich nguồn và phụ tải ở chương 1 ta thấy:
Các phụ tải phân bố tập trung gần hai nguồn và đều là các hộ loại I có yêu cầu
cung cấp điện rất cao. Do đó phải sử dụng lộ đường dây mạch kép hoặc mạch vòng để
cung cấp điện cho phụ tải.
Các phụ tải 3,4,5,6,7 phân bố gần nhà máy nhiệt điện do đó sẽ lấy điện từ nhà
máy. Các phụ tải 1,2,8,9 phân bố gần hệ thống có công suất vô cùng lớn nên sẽ nhận
điện từ thanh góp 110 kV của hệ thống.
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chế độ vận hành linh hoạt giữa hệ
thống và nhà máy nhiệt điện ta sẽ sử dụng một đường dây liên lạc giữa chúng.Đường
dây liên lạc này sử dụng mạch kép.
Khi dự kiến các phương án nối dây phải dựa trên các ưu khuyết điểm của một
số sơ đồ mạng điện cũng như phạm vi sử dụng của chúng. Từ vị trí tương quan giữa
các phụ tải với nhau, giữa các phụ tải với nguồn và các nhận xét ở trên ta vạch ra 6
phương án như sau:
Electric Power University Page 11
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Phương án 1

4
NÐ
HT
5
6
8
9
3
2
1
7
4
1
.
2
3

K
m
50 Km
5
0

K
m
5
0
.
9
9

K
m
6
3
.
2
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
3
.
2
5

K
m
5
3
.

8
5

K
m
6
0
.
8
3

K
m
5
8
.
3
1

K
m
Phương án 2
Electric Power University Page 12
4
NÐ
HT
5
6
8
9

3
2
1
7
4
1
.
2
3

K
m
50 Km
5
0

K
m
5
0
.
9
9

K
m
5
3
.
8

5

K
m
6
3
.
2
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
0
.
8
3

K
m
5
8

.
3
1

K
m
4
1
.
2
3

K
m
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Phương án 3
Phương án 4
Electric Power University Page 13
4
NÐ
HT
5
6
8
9
3
2
1
7
4

1
.
2
3

K
m
50 Km
5
0

K
m
5
0
.
9
9

K
m
6
3
.
2
5

K
m
5

3
.
8
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
0
.
8
3

K
m
5
8
.
3
1

K

m
4
1
.
2
3

K
m
4
NÐ
HT
5
6
8
9
3
2
1
7
4
1
.
2
3

K
m
50 Km
5

0

K
m
5
3
.
8
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
0
.
8
3

K
m
5
8

.
3
1

K
m
4
1
.
2
3

K
m
4
1
.
2
3

K
m
4
1
.
2
3

K
m

4
NÐ
HT
5
6
8
9
3
2
1
7
4
1
.
2
3

K
m
50 Km
5
0

K
m
5
0
.
9
9

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
3
.
2
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
0
.

8
3

K
m
5
8
.
3
1

K
m
4
1
.
2
3

K
m
4
1
.
2
3

K
m
4

NÐ
HT
5
6
8
9
3
2
1
7
4
1
.
2
3

K
m
50 Km
5
0

K
m
5
3
.
8
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
5
8
.
3
1

K
m
4
1
.
2
3

K
m
4
1
.
2

3

K
m
4
1
.
2
3

K
m
4
1
.
2
3

K
m
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Phương án 5
Phương án 6
Electric Power University Page 14
4
NÐ
HT
5
6
8

9
3
2
1
7
4
1
.
2
3

K
m
50 Km
5
0

K
m
5
0
.
9
9

K
m
6
3
.

2
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6
3
.
2
5

K
m
5
3
.
8
5

K
m
6

0
.
8
3

K
m
5
8
.
3
1

K
m
Hệ Thống Cung Cấp Điện
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN
PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
4.1/ So sánh các phương án về mặt kỹ thuật:
4.1.1/ Phương án 1:
1. Chọn điện áp mạng điện thiết kế:
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ
thuật, cung như các đặc trưng kĩ 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 với nhau và khoảng cách tư các phụ tải đến
nguồn.
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 của mỗi đường dây trong mạng điện và theo chiều dài từ nguồn đến phụ tải.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm sau

đây:
U
i
= 4.34 ×
16
i i
l P
+
Electric Power University Page 15
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Trong đó :
• U
i
: điện áp của dươngd dây thứ I (kV)
• L
i
: chiều dài của đoạn đường dây thứ I (km)
• P
i
: công suất tác dụng truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW)
Nếu điện áp tính toán nằm trong khoảng : 70(kV) < U < 150(kV) thì ta sẽ
chọn điện áp định mức của mạng là 110 kV.
Thông số của các phụ tải được cho như sau:
Các số liệu
Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
P
max
MW
36.00 50.00 38.00 38.00 38.00 40.00 38.00 36.00 49.00

Q
max
MVAr
17.44 24.23 18.40 18.40 18.40 19.36 18.40 17.44 23.72
S
max
MVA
40.00 55.56 42.22 42.22 42.22 44.44 42.22 40.00 54.44
Phương án 1 là mạng hình tia nên công suất truyền tải trên các lộ nối từ nguồn
đến phụ tải tương ứng chính là các P
i
. Với đoạn đến phụ tải 7 sẽ được tính như sau:
Xét đoạn liên lạc NĐ-7-HT:
P
ND
= P
kt
– P
td
– P
N
- ∆P
N
Trong đó:
P
N
: tổng công suất phát kinh tế của NĐ.
P
td
:

công suất tự dùng trong nhà máy điện.
P
N
: tổng công suất của các phụ tải nối với NĐ(P
N
= P
3
+P
4
+P
5
+P
6
).
∆P
N
: tổn thất công suất trên các đường dây do nhiệt điện cung cấp (∆P
N
= 5%P
N
)
Theo kết quả tính toán trong phần 2.1 ta có:
P
kt
= 240 MW ; P
td
= 30 MW
Từ sơ đồ mạng điện của phương án 1 ta có:
P

N
= P
3
+P
4
+P
5
+P
6
= 38+38+38+40= 154 MW
∆P
N
= 5% P
N
= 5%×154 = 7,7 MW
Do đó :
P
ND-7
= 240 – ( 154 + 30 + 7,7) = 48,3 MW
Electric Power University Page 16
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ-7 có thể tính gần
đúng như sau:
Q
ND-7
= P
ND-7
× tgφ
7
= 48,3×0,62 = 29,95 MVAr

Như vậy:
Ṡ
ND-7
= 48,3 + j 29,95 MVA
Dòng công suất truyền tải trên đoạn đường dây HT-7 bằng:
Ṡ
HT-7
= Ṡ
7
– Ṡ
ND-7
= 38 + j 18,4 – (48,3 + j 29,95) = - 10,3 – j11,55 MVA
Do đó phụ tải 7 lấy công suất tác dụng từ hệ thống và đưa công suât phản
kháng lên hệ thống với giá trị là:
Ṡ =
−¿
10,3 – j11,55 MVA
Điện áp trên đoạn đường dây NĐ-7 bằng:
U
ND-7
= 4,34
×

√
41,23+16 ×48,3
= 123,826 kV
Đối với đường dây HT-7:
U
HT-7

= 4,34 ×
√
50+16×10,3
= 63,607 kV
Đối với đoạn đường dây HT-1:
U
HT-1
= 4,34 ×
√
58,31+16 ×36
= 109,305 kV
Tính điện áp các đoạn đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
đường dây trên.
Kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án 1 cho trong
bảng 4.1.1.1:
Electric Power University Page 17
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Đường dây Công suất
truyền tải
Ṡ,MVA
Chiều dài
đường dây
l,km
Điện áp tính
toán U,kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm,
kV

HT-1
36+17.44j 58.31 109.305
110
HT-2
50+24.23j 60.83 127.335
HT-8
36+17.44j 50.99 108.673
HT-9
49+23.72j 50.00 125.335
HT-7
-10.3-11.55j 50.00 63.607
NĐ-3
38+18.4j 53.85 111.653
NĐ-4
38+18.4j 63.25 112.442
NĐ-5
38+18.4j 53.85 111.653
NĐ-6
40+19.36j 63.25 115.091
NĐ-7
48.3+29.95j 41.23 123.826
Từ bảng kết quả trên ta thấy điện áp vận hành của các đường dây gần với cấp
điện áp 110 kV, nên ta chọn điện áp định mức cho mạng điện cần thiết kế là
U
đm
=110kV.
2. Chọn tiết diện dây dẫn:
Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không.
Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép(AC), đồng thời các dây dẫn thường
được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây đi qua.

Đối với đường dây 110 kV khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha
bằng 5m(D
tb
=5m).
Dòng điện cực đại chạy trên mỗi đoạn đường dây trong chế độ phụ tải cực đại
được tính theo công thức:
I
max
=
S
imax
×10
3
n×
√
3×U
đ m
=
P
max
×10
3
n×
√
3U
đ m
×cos φ
i
(A)
Trong đó:

n: số mạch của đường dây(đường dây mạch kép thì n=2).
U
đm
: điện áp định mức của mạng điện(U
đm
=110 kV).
S
imax
: công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ I ở chế đọ phụ tải cực đại.
Cosφ
i
: hệ số công suất của phụ tải thứ i.
Electric Power University Page 18
Hệ Thống Cung Cấp Điện
P
imax:
công suất tác dụng trên đường dây thứ i ở chế độ phụ tải cực đại.
Đối với mạng điện khu vực các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh
tế của dòng điện,nghĩa là:
F
tt
=
maxi
kt
I
J
(mm
2
)
Trong đó:

I
imax
: dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại (A)
J
kt
: mật độ kinh tế của dòng điện(A/mm
2
). Với dây AC và T=5000h thì J
kt
=1,1(A/mm
2
)
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên,tiến hành chọn tiết
diện tiêu chuẩn và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền cơ của
đường dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sự cố.
Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi
thép cần phải có tiết diện F≥ 70mm
2
Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với điều kiện về
vầng quang của dây dẫn, cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này.
Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sự cố cần
phải có điều kiện sau:
I
sc
=
S
sc
√
3U
đ m

≤ I
cp
Trong đó:
I
sc
: dòng điện chạy trên đường trong chế độ sự cố.
I
cp
: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
Dựa vào các công thức và các thông số ở trên ta lựa chọn tiết diện dây dẫn cho
mạng như sau:
Electric Power University Page 19
Hệ Thống Cung Cấp Điện
a.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-1:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
HT-1
=
3
1
10
3
HT
dm
S
n U
−
×
× ×
=

40×10
3
2×
√
3×110
=104,973 A
Tiết diện dây dẫn:
F
HT-1
=
1HT
kt
I
j
−
=
104,973
1,1
=95,43 mm
2
Tra bảng Dòng điện lâu dài cho phép trên dây nhôm trần và dây nhôm lõi thép
(đặt bên ngoài) ta chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
=380 A
b. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-2:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
HT-2
=
3

2
10
3
HT
dm
S
n U
−
×
× ×
=
55,56×10
3
2×
√
3×110
= 145,807 A
Tiết diện dây dẫn:
F
HT-2
=
2HT
kt
I
j
−
=
145,807
1,1
=132.55 mm

2
Chọn dây dẫn AC-150 có I
cp
=445 A.
c.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-8:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
HT-8
=
3
8
10
3
HT
dm
S
n U
−
×
× ×
=
40×10
3
2×
√
3×110
=104,973 A
Tiết diện dây dẫn:
F
HT-8

=
8HT
kt
I
j
−
=
104,973
1,1
= 95,43 mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
= 380 A.
d.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-9:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
Electric Power University Page 20
Hệ Thống Cung Cấp Điện
I
HT-9
=
3
9
10
3
HT
dm
S
n U
−

×
× ×
=
54,44×10
3
2×
√
3×110
= 142,868 A
Tiết diện dây dẫn:
F
HT-9
=
9HT
kt
I
j
−
=
142,868
1,1
= 129,88 mm
2
Chọn dây dẫn AC-150 có I
cp
= 445 A.
e.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây HT-7:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
HT-7

=
3
7
10
3
HT
dm
S
n U
−
×
× ×
=
15,48×10
3
2×
√
3×110
= 40,613 A
Tiết diện dây dẫn:
F
HT-7
=
7HT
kt
I
j
−
=
40,613

1,1
= 36,92 mm
2
Để không xuất hiện vầng quang trên đường dây cần chọn dây dẫn AC có tiết
diện F =70 mm
2
và dòng điện I
cp
=265 A.
g.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-3:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
ND-3
=
3
3
10
3
ND
dm
S
n U
−
×
× ×
=
42,22×10
3
2×
√

3×110
= 110,799A
Tiết diện dây dẫn:
F
ND-3
=
3ND
kt
I
j
−
=
110,799
1,1
= 100,73 mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
=380A.
h.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-4:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
ND-4
=
3
4
10
3
ND
dm

S
n U
−
×
× ×
=
42,22 ×10
3
2×
√
3×110
= 110,799 A
Tiết diện dây dẫn:
Electric Power University Page 21
Hệ Thống Cung Cấp Điện
F
ND-4
=
4ND
kt
I
j
−
=
110,799
1,1
= 100,73 mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp

=380A.
i.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-5:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
ND-5
=
3
5
10
3
ND
dm
S
n U
−
×
× ×
=
42.22 ×10
3
2×
√
3×110
=110,799 A
Tiết diện dây dẫn:
F
ND-5
=
5ND
kt

I
j
−
=
110,799
1,1
=100,73 mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
=380A.
k.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-6:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
ND-6
=
3
6
10
3
ND
dm
S
n U
−
×
× ×
=
44,44 ×10
3

2×
√
3×110
= 116,625 A
Tiết diện dây dẫn:
F
ND-5
=
5ND
kt
I
j
−
=
116,625
1,1
= 106,02 mm
2
Chọn dây dẫn AC-120 có I
cp
=380A.
l.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây NĐ-7:
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại:
I
ND-7
=
3
7
10
3

ND
dm
S
n U
−
×
× ×
=
64,24×10
3
2×
√
3×110
=149,146A
Tiết diện dây dẫn:
F
ND-7
=
S
ND−7
j
kt
=
149,146
1,1
= 135,59 mm
2
Chọn dây dẫn AC-150 có I
cp
= 445 A.

Electric Power University Page 22
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Sau khi chọn tiết diện dây dẫn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đường
dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đường dây liên kết NĐ-7-HT sự cố có thể
xảy ra trong hai trường hợp sau:
- Ngừng một mạch đường dây.
- Ngưng một tổ máy phát điện.
Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I
sc
= 2× I
NĐ-7
= 2 × 149.146 = 298.3 A
Như vậy: I
SC
< I
CP.
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì hai máy phát còn lại sẽ phát 100% công
suất. Do đó tổng công suất phát của NĐ bằng:
P = 2 × 100 = 200 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:
P
td
= 0,1 × 200 = 20 MW
Công suất chạy trên đường dây bằng:
P
NĐ-7
= P
F
– P

td
– P
N
- ∆P
N
Trong mục 1 ta đã tính được:
P
N
= 154 MW ; ∆P
N
= 7,7 MW
Do đó:
P
NĐ-7
= 200 – 20 – 154 – 7,7 = 18,3 MW
Như vậy trong chế độ sự cố này nhà máy điện còn cung cấp cho hệ thống 18,3
MW.
Công suất phản kháng chạy trên đường dây có thể tính gần đúng như sau:
Q
NĐ-7
= P
NĐ-7
× tgφ
F
= 18,3 × 0,62 = 11,346 MVAr
Do đó:
S
NĐ-7
= 18,3 + 11,346 MW
Dòng công suất từ hệ thống truyền vào đường dây HT-7 bằng:

S
HT-7
= S
7
– S
ND-7
= 38+j18,4– 18,3 – j11,346
= 19,7 + j7,054 MVA
Dòng điện chạy trên đoạn NĐ-7 bằng:
I
1ND-7SC
=
√
18,3
2
+11,346
2
×10
3
2×
√
3 ×110
= 56,5 A
I
NĐ-7SC
< I
CP
Electric Power University Page 23
Hệ Thống Cung Cấp Điện
Đối với đường dây HT-7 khi ngừng một mạch đường dây, dòng điện chạy trên

mạch còn lại có giá trị bằng:
I
1HT-7SC
= 2 ×40,613 = 81,226 A
Như vậy:
I
1HT-7SC
< I
CP
Trường hợp ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đường dây bằng:
I
2HT-7SC
=
√
19,7
2
+7,054
2
×10
3
2×
√
3×110
= 54,91 A
Có thể nhận thấy rằng:
I
2HT-7SC
< I
CP
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn cần xác định các

thông số đơn vị của đường dây là r
0
, b
0
, x
0
và tiến hành tính các thông số tập
trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế hình П của các đường dây theo các công
thức sau:
R =
0
1
r L
n
× ×

; X =
0
1
x L
n
× ×

;
B
2
=n×
1
2
× b

o
× L
Trong đó: n là số mạch đường dây. Đối với đường dây có hai mạch thì n = 2.
Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện như bảng 4.1.2:
Electric Power University Page 24
Hệ Thống Cung Cấp Điện
BẢNG 4.1.1.2 THÔNG SỐ CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRONG MẠNG ĐIỆN
(Phương án 1)
Đườn
g
dây
Công suất
truyền tải Ṡ
(MVA)
I
max
(A)
F
tt
(mm
2
)
F
tc
(mm
2
)
I
cp
(A)

Loại dây
I
sc
(A)
L
(km)
r
0
(Ω/km
)
x
0
(Ω/km
)
b
0
.10
-6
(S/km
)
R
(Ω)
X
(Ω)
B/2 .10
-6
(S)
HT-1 36+17.44j
104.97
3

95.43 120
38
0
AC - 120 209.95
58.3
1
0.27 0.423 2.69 7.87
12.3
3
156.85
HT-2 50+24.23j
145.80
7
132.55 150
44
5
AC - 150 291.61
60.8
3
0.21 0.416 2.74 6.39
12.6
5
166.67
HT-8 36+17.44j
104.97
3
95.43 120
38
0
AC - 120 209.95

50.9
9
0.27 0.423 2.69 6.88
10.7
8
137.16
HT-9 49+23.72j
142.86
8
129.88 150
44
5
AC - 150 285.74
50.0
0
0.21 0.416 2.74 5.25
10.4
0
137.00
HT-7 -10.3-11.55j 40.613 36.92 70
26
5
AC - 70 81.23
50.0
0
0.46 0.44 2.58 11.50 11.00 129.00
NĐ-3 38+18.4j 110.799 100.73 120
38
0
AC - 120 221.60

53.8
5
0.27 0.423 2.69 7.27 11.39 144.86
NĐ-4 38+18.4j 110.799 100.73 120
38
0
AC - 120 221.60
63.2
5
0.27 0.423 2.69 8.54
13.3
8
170.13
Electric Power University Page 25