Thiết kế mạng điện khu vực

Website: Email : Tel : 0918.775.368

Lời nói Đầu
Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đờng dây tải
điện và hộ tiêu thụ. Hệ thống điện thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân
phối và sử dụng điện năng tin cậy, kinh tế và đảm bảo chất lợng điện năng cung
cấp cho các phụ tải. Thiết kế, xây dựng mạng điện là những công việc hết sức
quan trọng của ngành điện, có ảnh hởng lớn tới các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của
hệ thống điện. Giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây
dựng và vận hành sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói
chung và hệ thống điện nói riêng.
Thiết kế lới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức đã đợc đào
tạo khi học trong môi trờng đại học và học hỏi thêm đợc nhiều điều giá trị, cần
thiết cho công việc. Đặc biệt là trong công tác thiết kế, thi công và vận hành hệ
thống. Nhiệm vụ thiết kế gồm ba phần chính: Phần I: thiết kế mạng điện khu vực
có một nhà máy nhiệt điện, tổng công suất tác dụng 300MW, một hệ thống có
công suất vô cùng lớn và 9 phụ tải. Phần II: thiết kế trạm biến áp 320 KVA -
10/0,4 kV.
Bản thiết kế đã đợc hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân cộng với sự
giúp đỡ nhiệt huyết của thầy giáo hớng dẫn TS. Nguyễn Văn Đạm cùng với sự
góp ý chân thành của các thầy cô trong bộ môn và của các bạn trong lớp, các bạn
trong ngành hệ thống điện em đã hoàn thành thiết kế tốt nghiệp của mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đạm cùng các thấy cô trong
bộ môn cùng toàn thể thầy cô và các bạn trong lớp và trong ngành hệ thống điện.

1

1
Website: Email : Tel : 0918.775.368

PhÇn I

ThiÕt kÕ M¹ng ®iÖn khu vùc
2

2
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Chơng I
Phân tích các đặc điểm nguồn và phụ tải
1.1. Phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp và
các phụ tải.
Tổng hợp thông tin về nguồn điện và phụ tải là bớc đầu quan trọng trong
thiết kế mạng điện, đây là bớc quyết định việc thành công hay thất bại của công
việc. Từ đó đa ra đợc những phơng án nối dây hợp lý, đáp ứng đợc nhu cầu của
phụ tải. Trớc khi thiết kế phải nắm đợc chính xác các đặc điểm của nguồn và phụ
tải nằm trong phạm vi thiết kế nh: số nguồn điện, đặc điểm của nguồn phát, khả
năng phát, nhiên liệu sử dụng. Đặc điểm của phụ tải: số phụ tải, công suất yêu
cầu, sơ đồ bố trí, mức độ đảm bảo cung cấp điện sao cho đạt đợc hiệu quả kinh
tế - kỹ thuật cao nhất.
1.1.1. Nguồn cung cấp điện
Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và
nhà máy nhiệt điện.
1.Hệ thống điện
Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh
góp 110kV của HT bằng 0,85. Vì vậy cần phải 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 thờng trong các chế độ vận hành. Mặt
3

3
Website: Email : Tel : 0918.775.368

khác, vì hệ thống 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 dợc lấy từ hệ thống điện.
2.Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 3 tổ máy phát. Mỗi máy phát có công suất
định mức P
đm
= 100MW, điện áp định mức máy phát U
đm
=10,5KV, hệ số công
suất Cos=0,85. Nh vậy tổng công suất định mức của NĐ bằng 3x100 =
300MW.
Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu
suất của các nhà máy nhiệt điện tơng đối thấp (khoảng 30-40%). Đồng thời công
suất tự dùng của NĐ thờng chiếm khoảng 6 đến 15% tuỳ 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
; khi phụ tải P < 30% P
đm
, các máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thờng bằng (80 ữ 90%) P
đm
.
Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 80% P
đm
, nghĩa là:
P

kt
= 80% P
đm
Do đó khi phụ tải cực đại cả 3 máy phát đều vận hành và tổng công suất tác
dụng phát ra của NĐ bằng:
MWP
kt
240100.3.
100
80
==
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến dừng 1 máy phát để bảo dỡng, hai
máy phát còn lại sẽ phát 80%P
đm
tức là tổng công suất phát của NĐ bằng:
MWP
kt
160100.2.
100
80
==
Khi sự cố ngừng 1 máy phát, hai máy phát còn lại sẽ phát 100%P
đm
, nh vậy:
4

4
Website: Email : Tel : 0918.775.368

P

F
= 2x100 = 200 MW
Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ đợc cung cấp từ hệ thống
điện.
1.1.2.Các phụ tải điện
Trong hệ thống điện thiết kế có 9 phụ tải. Tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu
thụ loại 1 và có hệ số cos = 0,9. Thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
=
5000h. Các phụ tải đều có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Điện áp định
mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ áp bằng 10kV. Phụ tải cực tiểu bằng
70% phụ tải cực đại.
Kết quả tính giá trị công suất trong các chế độ cực đại và cực tiểu cho trong
bảng 1.
Bảng 1. Thông số của các 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
2
3
4
5
6
7
8
9
40 + j 19,2
50 + j 24
38 + j 18,24
50 + j 24
38 + j 18,24
40 + j 19,2
30 + j 14,4
40 + j 19,2
30 + j 14,4
44,37
55,46
42,15
55,46
42,15

44,37
33,28
44,37
33,28
28 + j 13,4
35 + j 16,8
26,6 + j 12,77
35 + j 16,8
26,6 + j 12,77
28 + j 13,4
21 + j 10,08
28 + j 13,4
21 + j 10,08
31,05
38,82
29,5
38,82
29,5
31,05
23,29
31,05
23,29
Tổng 356 + j 170,88
5

5
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Từ các số liệu về nguồn và phụ tải cho thấy ở chế độ max nhà máy chỉ
cung cấp đợc khoảng 70% công suất phụ tải (cha kể tổn thất) do đó phải có sự

liên hệ chặt chẽ giữa nhà máy điện và hệ thống để vận hành đợc linh hoạt.
6

6
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Chơng 2:
cân bằng công suất 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 các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số
lợng nhận thấy đợc. 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
thống 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 thờng, 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 nh sự phát triển hệ thống.
Vì vậy phơng trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại
đối với hệ thống điện có dạng:
P
NĐ
+ P
HT
= P
tt
= mP

max
+ P + P
td
+ P
dt
Trong đó:
P
NĐ
- tổng công suất do nhà máy nhiệt 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);
7

7
Website: Email : Tel : 0918.775.368

P
max
- tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;
P - tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy P =
5%P
max;
P
td
- công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10%
tổng công suất đặt của toàn nhà máy;
P
dt

- công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ 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 điện 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 mạng điện
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại đợc xác định từ bảng 1
bằng:
P
max
= 356 MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
P = 5%P
max
= 5%.356 = 17,8 MW
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:
P
td
= 10%P
đm
= 0,1.300 = 30 MW
Do đó công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị bằng:

P
tt
= 356 + 17,8 + 30 = 403,8 MW
Trong mục 1.1 đã tính đợc tổng công suất do NĐ phát ra theo chế độ kinh tế
bằng:
P
NĐ
= P
kt
= 240 MW
Nh 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
NĐ
= 403,8 - 240 = 163,8 MW
8

8
Website: Email : Tel : 0918.775.368

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 giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân
bằng 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 sẽ tăng, ngợc lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong mạng
sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lợng 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.
Phơng trình cân bằng trong mạng điện thiết kế có dạng:
Q
F
+ Q
HT
= Q
tt
= mQ
max
+ Q
L
- Q
C
+ Q
b
+ Q
dt
+ Q
dt
Trong đó:
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;
Q
L
- tổng tổn thất công suất phản kháng trong các cảm kháng của
các đờng dây trong mạng điện;
Q
C
- tổng công suất phản kháng do điện dung của các đờng dây
sinh ra, khi tính sơ bộ lấy Q
C
= Q
L
;
Q
b
- tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp,
trong tính toán sơ bộ lấy Q
b
= 15%Q
max
;
Q
td
- công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện;
Q
dt

- công suất phản kháng dự trữ trong HT, khi cân bằng sơ bộ có
9

9
Website: Email : Tel : 0918.775.368

thể lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của ph-
ơng trình cân bằng công suất phản kháng;
Đối với mạng điện thiết kế, công suất P
dt
sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là
Q
dt
= 0.
Nh vậy, tổng công suất phản kháng do NĐ phát ra bằng:
Q
F
= P
F
.tg
F
= 240x0,62 = 148,8 MVAr
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng:
Q
HT
= P
HT
.tg
HT
= 163,8x0,62 = 101,56 MVAr

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại đợc xác
định theo bảng 1.1, bằng:
Q
max
= 170,88 MVAr
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
Q
b
= 15%Q
max
= 0,15x170,88 = 25,63 MVAr
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện có giá trị:
Q
td
= P
td
.tg
td
Đối với cos
td
= 0,75 thì tg
td
= 0,88. Do đó:
Q
td
= 30x0,88 = 26,40 MVAr
Nh vậy, tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
Q
tt
= 170,88 + 25,63 +26,40 = 222,91 MVAr

Tổng công suất phản kháng do HT và NĐ có thể phát ra bằng:
Q
F
+ Q
HT
= 148,8 + 101,56 = 250,36 MVAr
Từ các 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
công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.
10

10
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Chơng 3:
chọn phơng án tối u
3.1. Dự kiến các phơng án
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ 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 lợng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu
thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tơng lai và
tiếp nhận các phụ tải mới.
Để chọn đợc sơ đồ tối u của mạng điện ta sử dụng phơng pháp nhiều phơng
án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp dự kiến một số ph-
ơng án và phơng án tốt nhất sẽ đợc chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các
phơng án đó.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng điện là độ tin cậy và chất
lợng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Do tất cả các hộ tiêu thụ
đều là hộ tiêu thụ loại 1, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng
thời dự phòng đóng tự động, nên ta sẽ sử dụng đờng dây hai mạch hay mạch

vòng.
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải
cũng nh vị trí của chúng ta dự kiến 5 phơng án nh ở hình 1a,b,c,d,e.
11

11
Website: Email : Tel : 0918.775.368

2
3
4
5
6
7
8
9
N§
S
S
S
S
S
S
S
S
S
1
2
3
5

4
7
6
8
9
5
3
,
8
5

k
m
6
3
,
2
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5

1

k
m
6
1

k
m
6
3
,
2

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
6
3
,
2
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
H×nh 1a. S¬ ®å m¹ng ®iÖn ph¬ng ¸n I
N§
1
5
23
4
6
7
8
9
S
SS

S
S
S
S
S
HT
23
1
6
7
4
9
8
S
5
5
3
,
8
5

k
m
4
1
,
2
3

k

m
5
3
,
.
8
5

k
m
5
1

k
m
5
3
,
8
5

k
m
4
1
,
2
3

k

m
5
3
,
8
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
6
1

k
m
4
1
,
2
3

k
m

H×nh 1b. S¬ ®å m¹ng ®iÖn ph¬ng ¸n II
12

12
Website: Email : Tel : 0918.775.368

HT
S
S
6
7
4
S
S
N§
S
1
2
3
S
S
S
9
8
S
5
5
1
4
6

7
2
3
9
8
5
3
,
8
5

k
m
4
1
,
2
3

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5

1

k
m
6
1

k
m
4
1
,
2
3

k
m
40 km
5
3
,
8
5

k
m
5
3
,
8

5

k
m
6
3
,
2
5

k
m
H×nh 1c. S¬ ®å m¹ng ®iÖn ph¬ng ¸n III
HT
N§
S
S
S
S
S
S
S
S
S
5
1
2
3
9
8

7
6
6
7
5
1
2
3
9
8
4
4
4
1
,
2
3

k
m
5
3
,
8
5

k
m
6
3

,
2
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5
1

k
m
5
3
,
8
5

k
m
4
1
,

2
3

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
6
1

k
m
6
3
,
2

k
m
13

13
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Hình 1d. Sơ đồ mạng điện phơng án IV
N
Đ
HT
4
1
5
3
2
9
8
7
6
S
S
S
S
S S
S
S
S
6

5
1
7
4
9
3
2
8
4
1
,
2
3

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
6
1

k
m
4
1
,
2
3

k
m
5
1

k
m
5
3
,
8
5

k
m
40 km
5

3
,
8
5

k
m
4
1
,
2
3

k
m
Hình 1e. Sơ đồ mạng điện phơng án V
Để tính các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trớc hết cần chọn điện
áp định mức của mạng điện, chọn tiết diện các dây dẫn, tính các chỉ tiêu chất l-
ợng của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của các phơng án so sánh.

14

14
Website: Email : Tel : 0918.775.368

3.2. phơng án I
Sơ đồ mạng điện của phơng án I cho trên hình 2

2
3

4
5
6
7
8
9
NĐ
S
S
S
S
S
S
S
S
S
1
2
3
5
4
7
6
8
9
5
3
,
8
5

k
m
6
3
,
2
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5
1

k
m
6
1

k
m
6

3
,
2

k
m
5
3
,
8
5

k
m
5
3
,
8
5

k
m
6
3
,
2
5

k
m

5
3
,
8
5

k
m

Hình 2. Sơ đồ mạng điện phơng án I
3.2.1. Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện.
Lựa chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những vấn đề rất quan
trọng khi thiết kế mạng điện, bởi vì nó ảnh hởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh
tế, kỹ thuật của mạng điện thiết kến nh: Vốn đầu t, tổn thất điện năng, phí tổn
kim loại mầu, phí tổn vận hành. Để chọn đợc cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn
các yêu cầu sau:
- Phải đáp ứng đợc yêu cầu mở rộng phụ tải sau này.
- Cấp điện áp phải phù hợp với lới điện hiện tại và lới điện quốc gia.
- Cấp điện áp đợc lựa chọn phải làm cho mạng điện có chi phí tính toán
nhỏ nhất.
Trong thực tế tính toán sử dụng công thức kinh nghiệm.
16Pi Li.34,4U
dmi
+=
, kV
15

15
Website: Email : Tel : 0918.775.368

U
đmi
- điện áp định mức của nhánh thứ i, kV .
L
i
- Chiều dài của nhánh thứ i, km .
P
i
- Công suất tác dụng chạy trên nhánh thứ i, MW
Tính điện áp định mức trên đờng dây NĐ-4-HT.
Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đờng dây NĐ-4 đợc xác định nh sau:
P
N4
= P
kt
- P
td
- P
N
- P
N
Trong đó:
P
kt
- 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
1
+ P
2
+ P
3
+P
5
);
P
N
tổn thất công suất trên các đờng dây do NĐ cung cấp (P
N
=
5%P
N
);
Theo các kết quả tính toán đợc ở chơng 1 và chơng 2 ta có:
P
kt
= 240 MW ; P
td
= 30MW
Từ sơ đồ mạng điện ta có:
P
N
= P
1

+ P
2
+ P
3
+ P
5
= 40 + 50 + 38 + 38 = 166 MW
Từ đó:
P
N
= 0,05.166 = 8,3 MW
Do đó:
P
N4
= 240 - 30 - 166 - 8,3 = 35,7 MW
Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đờng dây NĐ-4 có thể tính gần
đúng nh sau:
Q
N4
= P
N4
.tg
4
= 35,7x0,48 = 17,14 MVAr
Nh vậy:
S
N4
= 35,7 + j17,14 MVA
Dòng công suất truyền tải trên đờng dây HT-4 bằng:
16

16
Website: Email : Tel : 0918.775.368

S
H4
= S
4
- S
N4
=
= 50 + j 24- 35,7 - j17,14 =
= 14,3 + j6,86 MVA
Điện áp tính toán trên đờng dây NĐ-4 bằng:
kVU
N
26,10816.35,7 51.34,4
4
=+=
Đối với đờng dây HT-4:
kVU
H
96,7216.14,3 53,85.34,4
4
=+=
Đối với đờng dây NĐ-1:
kVU
N
32,11416.40 53,85.34,4
1

=+=
Đối với đờng dây NĐ-2:
kVU
N
82,12616.50 53,85.34,4
2
=+=
Tính điện áp trên các đoạn đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự nh đối
với các đờng dây trên.
Kết quả tính toán điện áp định mức của các đờng dây trong phơng án I
cho ở bảng sau:
17

17
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Bảng 2. Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện.
Đờng dây
Công suất truyền tải
S , MVA
Chiều dài đ-
ờng dây
l , km
Điện áp tính
toán U , kV
Điện áp định
mức của
mạng U
đm
,

kV
NĐ-1
NĐ-2
NĐ-3
NĐ-4
NĐ-5
HT-4
HT-6
HT-7
HT-8
HT-9
40 + j 19,2
50 + j 24
38 + j 18,24
35,7 + j17,14
38 + j 18,24
14,3 + j6,86
40 + j 19,2
30 + j 14,4
40 + j 19,2
30 + j 14,4
53,85
53,85
53,85
51
63,25
53,85
63,25
53,85
61

63,2
114.32
126,82
111,65
108,26
112,44
72,96
115,09
100,28
114,91
101,15
110
Từ các kết quả nhận đợc trong bảng 2, chọn điện áp định mức của mạng
điện U
đm
= 110kV.
3.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn
Các mạng điện 110kV đợc thực hiện chủ yếu bằng các đờng dây trên
không. Các dây dẫn đợc sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây
dẫn thờng đợc đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép, khoảng cách trung
bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (D
tb
= 5m ).
Đối với các mạng điện khu vực, tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật độ
kinh tế của dòng điện, nghĩa là:
18

18
Website: Email : Tel : 0918.775.368

kt
max
J
I
F
=
,
2
mm
Trong đó:
I
max
- dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;
J
kt
- mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm
2
. Với dây dẫn AC có T
max
=
5000h thì J
kt
= 1,1 A/mm
2
.
Dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ phụ tải cực đại đợc xác định
theo công thức:
3
dm
max

max
10.
U3n
S
=
I
, A
Trong đó:
n - số mạch của đờng dây ( đờng dây một mạch n = 1; đờng dây
hai mạch n = 2 );
U
đm
- điện áp định mức của mạng điện, kV;
S
max
- công suất chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại, MVA;
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện
tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang, độ bền
cơ của đờng dây và phát nóng dây dẫn trong các chế độ sau sự cố.
Đối với các đờng dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm
lõi thép phải có tiết diện F 70 mm
2
.
Độ bền cơ của đờng dây trên không thờng đợc 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 đờng dây vận hành bình thờng trong các chế độ sau sự cố,
cần phải có điều kiện sau:
I
sc
I

cp
Trong đó:
I
sc
- dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sự cố;
19

19
Website: Email : Tel : 0918.775.368

I
cp
- dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn;
Khi tính tiết diện dây dẫn cần sử dụng các dòng công suất ở bảng 2.
1. Chọn tiết diện các dây dẫn cho đ ờng dây NĐ-4.
Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại bằng:
93,10310.
110.3.2
14,177,35
10.
U32
S
3
22
3
dm
N4
4
=
+

==
N
I
A
Tiết diện dây dẫn:
48,94
1,1
93,103
4
===
kt
N
J
I
F
mm
2
Chọn dây AC có tiết diện F = 95 mm
2
với dòng điện I
cp
= 330 A.
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đờng dây
trong các chế độ sau sự cố. Đối với đờng dây liên kết NĐ-4-HT, sự cố có thể xảy
ra trong hai trờng hợp sau:
- Ngừng một mạch trên đờng dây;
- Ngừng một tổ máy phát điện.
* Nếu ngừng một mạch của đờng dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại
bằng:
I

1sc
= 2.I
N4
= 2x103,93 = 207,85 A
Nh vậy:
I
1sc
< 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 là:
P
F
= 2x100 = 200 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy bằng:
P
td
= 0,1x200 = 20 MW
Công suất chạy trên đờng dây bằng:
20

20
Website: Email : Tel : 0918.775.368

P
N4
= P
F
- P
td

- P
N
- P
N
ở phần trên đã tính đợc:
P
N
= 166 MW; P
N
= 8,3 MW
Do đó:
P
N-4
= 200 - 20 - 166 - 8,3 = 5,7 MW
Công suất phản kháng chạy trên các đờng dây có thể tính gần đúng nh sau:
Q
N-4
= P
N-4
.tg
F
= 5,7x0,62 = 3,53 MVAr
Do đó dòng công suất chạy trên NĐ-4 là:
S
N4
= 5,7 + j 3,53 MVA
Dòng công suất từ hệ thống truyền vào đờng dây HT-4 bằng:
S
H-4
= S

4
- S
N-4
=
= 50 + j 24 - 5,7 - j 3,53 =
= 44,3 + j 20,47 MVA
Dòng điện chạy trên đờng dây NĐ-4 bằng:
6,1710.
110.3.2
53,37,5
10.
U32
S
3
22
3
dm
4-N
2
=
+
==
sc
I
A
Kết quả tính cho thấy rằng:
I
2sc
< I
cp

2. Chọn tiết diện các dây dẫn cho đ ờng dây HT-4.
Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại bằng:
62,4110.
110.3.2
86,63,14
10.
U32
S
3
22
3
dm
H4
4
=
+
==
H
I
A
Tiết diện dây dẫn:
84,37
1,1
62,41
4
===
kt
H
J
I

F
mm
2
Chọn dây AC-70 có dòng điện cho phép I
cp
= 265 A.
21

21
Website: Email : Tel : 0918.775.368

* Khi ngừng một mạch đờng dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá
trị:
I
1sc
= 2x41,62 = 83,25 A
Nh vậy:
I
1sc
< I
cp
* Trờng hợp ngừng một tổ máy phát, dòng điện chạy trên đờng dây bằng:
3
4
2
10.
110.3.2

=
H

sc
S
I
12810.
110.3.2
47,203,44
3
22
=
+
A
Nhận thấy:
I
2sc
< I
cp
3. Tính tiết diện của đ ờng dây NĐ-1.
Dòng điện chạy trên đờng dây bằng:
4,11610.
110.3.2
2,1940
10.
U32
S
3
22
3
dm
N1
1

=
+
==
N
I
4 A
Tiết diện dây dẫn:
85,105
1,1
44,116
1
===
kt
N
J
I
F
mm
2
Chọn dây AC-120 có dòng điện I
cp
= 380 A.
Khi ngừng một mạch đờng dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại có giá trị:
I
1sc
= 2x116,44 = 232,88 A
Nh vậy:
I
1sc
< I

cp
Sau khi chọn các tiết diện tiêu chuẩn cần xác định các thông số đơn vị là x
0
,
r
0
, b
0
và tiến hành tính các thông số tập trung R, X và B/2 trong sơ đồ thay thế
hình của các đờng dây theo công thức sau:
l.r.
n
1
R
0
=
;
l.x.
n
1
X
0
=
;
l.b.n.
2
1
2
B
0

=
Trong đó n là số mạch của đờng dây, l là chiều dài đờng dây.
22

22
Website: Email : Tel : 0918.775.368

Việc tính toán đối với các đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự nh đối với
đờng dây NĐ-1.
Kết quả tính các thông số của tất cả các đờng dây trong mạng điện cho ở
bảng sau:
23

23
Website: Email : Tel : 0918.775.368

B¶ng 3. Th«ng sè cña c¸c ®êng d©y trong m¹ng ®iÖn
24

§êng
d©y
S ,
MVA
I
bt
,
A
F
tt
,

mm
2
F
tc
,
mm
2
I
cp
,
A
I
sc
,
A
l ,
km
r
0
,
Ω/km
x
0
,
Ω/km
b
0
.10
-6
S/km

R ,
Ω
X ,
Ω
S
B
4
10.
2
−
N§-1
40 + j 19,2 116,44 105,85 120 380 232,88 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 1,45
N§-2
50 + j 24 145,55 132,32 150
445
291,10 53,85 0,21 0,416 2,74 5,65 11,20 1,48
N§-3
38 + j 18,24 110,62 100,56 120 380 221,23 53,85 0,27 0,423 2,69 7,27 11,39 1,45
N§-4
35,7 + j17,14 103,93 94,48 95
330
207,85 51 0,33 0,429 2,65 8,42 10,94 1,35
N§-5
38 + j 18,24 110,62 100,56 120 380 221,23 63,25 0,27 0,423 2,69 8,54 13,38 1,70
HT-4
14,3 + j 6,86 41,62 37,84 70
265
83,25 53,85 0,46 0,44 2,58 12,39 11,85 1,39
HT-6
40 + j19,2 116,44 105,85 120 380 232,88 63,25 0,27 0,423 2,69 8,54 13,38 1,70

HT-7
30 + j 14,4 87,33 79,39 95
330
174,66 53,85 0,33 0,429 2,65 8,89 11,55 1,43
HT-8
40 + j19,2 116,44 105,85 120 380 232,88 61 0,27 0,423 2,69 8,24 12,90 1,64
HT-9
30 + j 14,4 87,33 79,39 95
330
174,66 63,2 0,33 0,429 2,65 10,43 13,56 1,67
24
Website: Email : Tel : 0918.775.368

3.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ đợc dặc trng 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 thờng giả thiết rằng hệ thống hoặc nguồn cung
cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải. Do đó không xét đến
vấn đề duy trì tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lợng 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 phơng án cung cấp điện có thể đánh giá chất lợng điện
năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong các mạng 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
không vợt quá 10 ữ 15% trong chế độ làm việc bình thờng, còn trong các chế độ
sau sự cố các tổn thất điện áp lớn nhất không vợt quá 15 ữ 20%, nghĩa là:
U
max bt
% = 10 ữ 15%
U

max sc
% = 15 ữ 20%
Trong chế độ sự cố ta giả thiết rằng bị đứt 1 trong 2 đờng dây và chỉ đứt ở
đoạn đầu nguồn (với các lộ có nhiều phụ tải), còn đối với các mạch vòng kín thì
giả thiết rằng bị đứt 1 trong 2 đoạn đầu đờng dây.
Tổn thất điện áp trên đờng dây thứ i nào đó khi vận hành bình thờng đợc
xác định theo công thức:
U
i bt
% =
2
dm
U
iiii
XQRP +
100
Trong đó:
P
i
, Q
i
- công suất chạy trên đờng dây thứ i;
R
i
, X
i
- điện trở và điện kháng của đờng dây thứ i;
25

25