Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế lưới điện khu vực 110 KV và thiết kế cơ khí đường dây

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP
PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY

Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN
Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN VĂN TIÊN

Ngành:

KĨ THUẬT ĐIỆN

Chuyên ngành:

HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp:

Đ6H3

Khoá:

2011-2016

Hà Nội, tháng 10 năm 2015
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:
Lớp:

D6H3

Nguyễn Văn Tiên
Ngành: Hệ thống điện

Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Thuận

PHẦN I. THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP
1) Dữ liệu nguồn điện
a. Nhà máy nhiệt điện:

Số tổ máy và công suất của một tổ máy: 4x55 MW
Hệ số công suất: 0,8
Điện áp định mức: 10,5 kV
b. Hệ thống:

Công suất vô cùng lớn
Hệ số công suất: 0,85
2) Dữ liệu phụ tải điện:
Các số liệu
Công suất cực đại (MW)

1

2

3

4

Phụ tải
5
6

26

29

33

31

35

Công suất cực tiểu (MW)

8

9

10

32

29

33

30

Bằng 75% công suất cực đại

Hệ số công suất

0,9

0,9

0,9

0,9

Thời gian sử dụng công suất lớn
nhất (h)
Mức yêu cầu cấp điện
Yêu cầu điều chỉnh điện áp
Điện áp định mức phía hạ áp
(kV)

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

I

I

I

I

T

KT

4700
I

III

I

I

I

III

KT

KT

T

KT

T

KT KT KT

22

Sơ đồ bố trí nguồn điện và phụ tải

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

35

7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

9
6

3
8

HT

5
4

2

NM

10

7
1

Một ô vuông có kích thước 10x10 km

PHẦN II: CƠ KHÍ ĐƯỜNG DÂY
Ngày giao:
Ngày nộp:
Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2015
TRƯỞNG KHOA

Cán bộ hướng dẫn thiết kế

TS TRẦN THANH SƠN

Th.S NGUYỄN ĐỨC THUẬN
LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa kĩ thuật điện–
Chuyên ngành hệ thống điện– Trường đại học điện lực Hà Nội giảng dạy, giúp đỡ em trong
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

suốt những năm học vừa qua. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, Th.S
Nguyễn Đức Thuận đã hướng dẫn, chỉ dạy tận tình để em hoàn thành đồ án này.
Em cũng xin cảm ơn các bạn trong lớp Đ6-H3 và những người thân đã cùng chia sẻ
giúp đỡ, động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài này.
Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợp những
kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được kết quả tốt
nhất. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án rộng lớn nên những thiếu
sót là không thể tránh khỏi. Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp thêm những ý kiến quý báu
để đề tài của em đươc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tiên

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là một nguồn năng lượng không thể thiếu trong đời sống hiện nay, nó được
sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: an ninh quốc phòng, sản xuất kinh tế, đời
sống xã hội, nghiên cứu khoa học… Đối với mỗi đất nước, sự phát triển của ngành điện là
tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển.
Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu

cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng. Để đáp ứng được
về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng
lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng. Mặt khác để đảm bảo về chất lượng có điện
năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức
vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em được nhà trường và khoa Hệ Thống Điện giao cho
thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế lưới điện khu vực 110 kV và thiết kế cơ khí đường
dây”. Đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:
• Phần I: từ chương 1 đến chương 8 với nội dung: “Thiết kế mạng lưới điện khu
vực 110 kV”.
• Phần II: chương 9 nội dung: “Thiết kế cơ khí đường dây”.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực nói chung
và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện bộ môn mạng và hệ thống điện nói riêng đã tận
tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc
biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Nguyễn Đức Thuận, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực
tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Mặc dù đã rất cố gắng, song do hạn chế về kiến thức nên bản đồ án tốt nghiệp của em
còn nhiều khiếm khuyết. Em rất mong nhận được sự nhận xét góp ý của các thầy cô để bản
thiết kế của em thêm hoàn thiện và giúp em rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 10 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Văn Tiên

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

MỤC LỤC

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

DANH MỤC BẢNG

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

DANH MỤC HÌNH

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN.
Trong công việc thiết kế lưới điện, ta phải nắm được những yếu tố mấu chốt và điển
hình về nguồn cung cấp và phụ tải trong phạm vi thiết kế. Qua đó có thể có định hướng rõ
ràng trong bản dự án hiện tại cũng như sự phát triển của nó trong tương lai. Với các thông số
như tổng công suất đặt của nguồn, công suất cần cung cấp cho các phụ tải, hệ số công suất,
loại hộ tiêu thụ …, ta có thể xác định được kết cấu của mạng điện và nhu cầu gia tăng phụ
tải.
1.1 Phân tích nguồn và phụ tải
1.1.1 Nguồn điện
Trong hệ thống thiết kế có 2 nguồn cung cấp là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện:
1.1.1.1 Hệ thống điện.
•
•

Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn .
Hệ số công suất trên thanh góp của hệ thống cos ϕ đm=0,85.

Để đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong các chế độ vận hành ta
cần phải cho liên hệ giữa HT và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn
cung cấp khi cần thiết. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên chọn HT là nút
cân bằng công suất.
1.1.1.2 Nhà máy nhiệt điện.
•
•
•
•

1.1.2

Nhà máy nhiệt điện (NM) có 4 tổ máy.
Công suất mỗi tổ máy bằng 55 MW.
Hệ số công suất định mức cosϕF = 0,8.
Điện áp định mức : UđmF =10,5 kV.

Phụ tải
Đồ án được giao thiết kế gồm 10 phụ tải với các thông số như sau:
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

• Phụ tải ở chế độ cực tiểu bằng 75 % phụ tải ở chế độ cực đại.
• Hệ số công suất cosφ=0,9.
•

Thời gian sử dụng công suất cực đại lớn nhất là 4700(h)

• Các phụ tải loại I gồm: phụ tải 1,3,4,5,7,8,9,10.
• Các phụ tải loại III gồm: phụ tải 2,6.
•
•
•

Điện áp định mức phía hạ áp: 22kV.
Các phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp thường(T) gồm: phụ tải 3,5,9.

Các phụ tải yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường (KT) gồm: phụ tải
1,2,4,6,7,8,10.

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính toán như sau:
Qmax=Pmax.tgφ
.

Smax = Pmax + jQmax
2
2
Smax = Pmax
+ Qmax

Từ đó ta có bảng tính toán phụ tải ở các chế độ cực đại và cực tiểu như sau :

Bảng 1-1 Bảng tính toán phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu.
(MVA)
26+12,584j
29+14,036j
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

33+15,972j
31+15,004j

35+16,94j
35+16,94j
32+15,488j
29+14,036j
33+15,972j
30+14,52j
313+151,492j
Hình 1-1 Sơ đồ bố trí phụ tải và nguồn điện.
9

9
3

28,284km

36,056km

6

50,99km 3

8

8

31,623km 56,569km
36,056km

HT

6

31,623km

HT

36,056km
5

5
4

4 40km

2
31,623km

72,801km

NM

NM

2

36,056km

42,426km
31,623km 56,569km
10

7

7
10

1

40km
31,623km

1

Một ô vuông có kích thước 10x10 km
1.2 Cân bằng công suất.
1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng.
Đặc điểm quan trọng của năng lượng điện đó là khả năng truyền tải một cách tức thời
từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ. Năng lượng điện không có khả năng tích trữ hay có chăng
chỉ là 1 phần rất nhỏ dưới dạng pin hay ắc quy. Do vậy quá trình sản xuất và tiêu thụ điện
năng cần có sự đồng bộ về mặt thời gian.
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống điện, công suất phát của mỗi nhà

máy phải cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, có tính tới tổn thất công suất trong quá
trình truyền tải. Để đáp ứng được nhu cầu của phụ tải luôn thay đổi theo thời gian thì cần có
dự trữ công suất đề phòng trong trường hợp có sự cố. Việc tính toán cân bằng công suất là
một vấn đề quan trọng liên quan mật thiết tới thiết kế cũng như vận hành lưới điện.
Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện :
Pyc = m.∑Pmaxi + ∑ΔP + Ptd +Pdp= PNM + PHT

(1-1)

Trong đó :
Pyc : tổng công suất tác dụng yêu cầu của lưới điện.
PNM : tổng công suất tác dụng của các nhà máy nhiệt điện.
PHT : tổng công suất tác dụng nhận từ hệ thống điện.
∑Pmaxi : tổng công suất tác dụng của tất cả các phụ tải ở chế độ cực đại.
∑ΔP: tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện. Khi tính sơ bộ
∑ΔP=5%.∑Pmax.
Ptd : tổng công suất tự dùng của nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% công suất
phát của nhà máy .
Pdp : công suất dự phòng trong hệ thống điện. Do hệ thống là nguồn công suất vô
cùng lớn nên Pdp = 0.
m : hệ số đồng thời suất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1).
Khi tính toán sơ bộ cân bằng công suất, ta cho nhà máy phát với 100% công suất đặt.
PNM =4.55=220 (MW ).
Từ bảng thông số trên ta có các giá trị sau :
∑Pmax = 313 (MW ).
ΔP = 5% ∑Pmax = 5%.313 = 15,65 (MW ).
Ptd = 10% PNM = 10%.220 = 22 (MW ).
Vậy tổng công suất tác dụng yêu cầu trong lưới điện có giá trị :
Pyc = ∑Pmax + ΔP + Ptd = 313+15,65+22= 350,65 (MW ).

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Theo công thức (1-1) trong chế độ phụ tải cực đại, tổng công suất tác dụng cần huy
động từ HT là:
PHT = Pyc – PNM = 350,65-220 = 130,65 (MW )
1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng.
Trong sản xuất và cung cấp điện năng bằng dòng điện xoay chiều luôn đòi hỏi sự cân
bằng công suất tại mỗi thời điểm, không những đối với công suất tác dụng mà đối với cả
công suất phản kháng. Thành phần công suất phản kháng tuy không có tác dụng biến đổi
trực tiếp thành các dạng năng lượng khác như công suất tác dụng nhưng nó tạo ra môi
trường để dòng xoay chiều có thể cảm ứng và chuyển hóa trong các thiết bị điện tử, trong
máy biến áp ...
Việc cân bằng công suất phản kháng rất quan trọng trong thiết kế, do công suất phản
kháng có ảnh hưởng trực tiếp tới giá trị điện áp. Nếu như công suất phản kháng phát ra lớn
hơn tiêu thụ thì điện áp trong mạng điện sẽ tăng và ngược lại sẽ giảm. Vậy nên để đảm bảo
chất lượng điện áp cho các hộ tiêu thụ cần tiến hành tính toán sơ bộ cân bằng công suất phản
kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng lưới có dạng :
QF+QHT+Qbù =Qyc =m ∑ Qmax +∑ΔQL -∑QC+ΔQba+Qtd +Qdp

(1-2)

Trong đó :

Qyc : tổng công suất phản kháng yêu cầu của lưới điện.
QF : tổng công suất phản kháng của các máy phát trong các nhà máy điện .
QHT : tổng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện .
Qbù : công suất phản kháng cần bù.
∑Qmax : tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại.
∑ΔQL: tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây .
∑Q C : Tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra.Trong
tính toán sơ bộ có thể lấy ∑ΔQL = ∑QC.
ΔQba : Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp. Trong tính toán
sơ bộ có thể lấy ΔQba = 15% ∑ Qmax.
Qtd : công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện .
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Qdp: công suất phản kháng dự phòng (Qdp = 0 do hệ thống là nguồn công suất vô
cùng lớn ).
m : hệ số đồng thời suất hiện các phụ tải trong chế độ cực đại (m=1).
Hệ số công suất của nguồn phát cosϕ = 0,85 nên ta có:
tgϕHT =

1 − cos ϕ2
=
cos ϕ

1 − 0,852
= 0, 62
0,85

Nhà máy nhiệt điện có hệ số công suất là 0,8 nên ta có:

1 − cos ϕ2
1 − 0,82
tgϕF =
=
= 0, 75
cos ϕ
0,8
Hệ số công suất tự dùng là 0,8 nên ta có:

tgϕtd =

1 − cos ϕ2
1 − 0,82
=
= 0,75
cos ϕ
0,8

Từ bảng thông số ta có các giá trị sau :
QHT = PHT . tgϕHT = 130,65.0,62 = 80,970(MVAr)
QF = PNM . tgϕF= 220. 0,75 = 165(MVAr)
∑ Qmax =151,492(MVAr)
ΔQba = 15%. ∑ Qmax = 15%.151,492 = 22,724 (MVAr)
Qtd =Ptd.tgϕtd = 22.0,75 = 16,5 (MVAr)

Vậy tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện :
Qyc = ∑ Qmax +ΔQba+Qtd = 151,492+22,724+16,5=190,716 (MVAr).
Trong khi đó lượng công suất phản kháng được cung cấp từ hệ thống và nhà máy :
QHT +QF = 80,970+165=245,970 (MVAr)
Theo công thức (1-2) ta có :
QF+QHT+Qbù = Qyc
Qbù = Qyc – (QHT +QF)= 190,716 – 245,970= -55,254 < 0 (MVAr)
Vậy ta không cần thưc hiện bù công suất phản kháng.
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

1.3 Xác định sơ bộ chế độ làm việc của nguồn.
Hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta chọn hệ thống làm nút cân bằng công suất.
Nhà máy cho phát kinh tế.
1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại.
Ở chế độ phụ tải cực đại cho nhà máy phát với 85% công suất định mức. Khi đó:
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
Pkt=85%Pđm=0,85.220=187(MW)
Công suất tự dùng của nhà máy tính toán sơ bộ:
Ptd=10%Pkt=0,1.187=18,7 (MW)
Công suất phát lên lưới là:
PFL=Pkt-Ptd=187-18,7=168,3 (MW)
Tổng công suất tác dụng lưới yêu cầu khi phụ tải ở chế độ cực đại :
(MW)

Như vậy để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng thì công suất huy động từ hệ thống
phát về cho lưới điện là:
PHTmax=Pycmax-PFL=328,65-168,3=160,35(MW)

1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu.
Ở chế độ phụ tải cực tiểu cho nhà máy phát 70% công suất định mức. Khi đó:
Tổng công suất tác dụng lưới yêu cầu khi phụ tải ở chế độ cực tiểu:
=234,75+0.05.234,75=246,488 (MW)
Công suất phát kinh tế của nhà máy:
Pkt=70%Pđm=0,7.55.4=154 (MW)
Công suất tự dùng của nhà máy tính toán sơ bộ:
Ptd=10%Pkt=0,1.154=15,4 (MW)
Công suất phát lên lưới là:

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

PFLmin=Pkt-Ptd=154-15,4= 138,6(MW)
Như vậy để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng thì công suất huy động từ hệ thống
phát về cho lưới điện là:
PHTmin=Pycmin-PFLmin=246,488-138,6=107,888 (MW)
1.3.3 Chế độ khi sự cố.
Xét trường hợp sự cố một tổ máy có công suất lớn nhất của nhà máy nhiệt điện. Khi đó
cho các tổ máy còn lại phát với 100% công suất:

Lượng công suất phát của nhà máy:
PFsc=3x55=165 (MW)
Công suất tự dùng của nhà máy:
Ptd=10%PF=16,5 (MW)
Công suất phát lên lưới là:
PFLsc=165-16,5=148,5(MW)
Tổng công suất tác dụng lưới yêu cầu khi phụ tải ở chế độ sự cố:
=313+0.05.313=328,65 (MW)
Khi đó lượng công suất lưới phải nhận từ hệ thống về là:
PHTmax=Pycmax-PFsc=328,65-148,5=180,15 (MW)
Bảng 1-2 Thông số về các nguồn cấp ở các chế độ.

Chế độ

Phụ tải cực
đại
Phụ tải cực
tiểu
Chế độ sự
cố

Nhà máy điện
Chế độ vận hành các
Công suất cấp
tổ máy
cho lưới
Số tổ
%P
(MW)
máy

Hệ thống
Công suất cấp
cho lưới
(MW)

168,3

4

85

160,35

138,6

4

70

107,888

148,5

3

100

180,15

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

CHƯƠNG 2. ĐỀ SUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP
TRUYỂN TẢI
2.1 ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên
tục, nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế. Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra
phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ
thuật.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
• Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
• Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
• Đảm bảo chất lượng điện năng.
• Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.
• Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển.
Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng
phương pháp nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung cấp,
cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so sánh kinh tế
- kỹ thuật các phương án đó. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

18

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản không thoả mãn yêu cầu kinh tế
- kỹ thuật.
Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương
án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
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 mà không bỏ sót phương
án nào tối ưu nào.
- 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.
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, các phụ tải gần nhau cho vào 1 nhóm. 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:
Như đã tính ở mục 1.3.1 ta có:

Dựa vào vị trí các phụ tải, nếu phụ tải 1,2,4,7,10 nối với nhà máy nhiệt điện thì sơ bộ
ta tính được lượng công suất truyền từ NM vào phụ tải 5 là:
PNM-5=Pkt-Ptd-(P1+P2+P4+P7+P10)-ΔPNM
=187-18,7-148-0,05.148=12,9 (MW).
Lượng công suất thiếu sẽ do hệ thống truyền về.

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Như vậy ta sẽ phân khu vực nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho các hộ phụ tải lân
cận nó là 1, 2, 4, 7, 10; khu vực hệ thống cung cấp điện cho các hộ phủ tải là 3, 6, 8,9. Nhà
máy và hệ thống liên hệ thông qua đường dây liên lạc nối qua phụ tải 5.
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 hai nhóm:
•

Nhóm 1 gồm nhà máy nhiệt điện, hệ thống, phụ tải 5.

• Nhóm 2 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 2, phụ tải 4.
• Nhóm 3 gồm nhà máy nhiệt điện, phụ tải 1, phụ tải 7, phụ tải 10.
• Nhóm 4 gồm hệ thống, phụ tải 3, phụ tải 6, phụ tải 8, phụ tải 9.

9
6

3
Nhóm 4

8

HT

Nhóm 1
4

5

2

Nhóm 2
NM

Nhóm 3
10

7
1

Hình 2-2 Sơ đồ chia nhóm của các phụ tải .
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

20

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

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 về độ tin cậy của các
phụ tải.
 Mạch hình tia
- Ưu điểm: Đơn giản về sơ đồ nối dây ,bố trí thiết bị đợn giản ; các phụ tải

không liên quan đến nhau khi có sự cố trên một đường dây thì không ảnh
hưởng đến phụ tải khác, thuận tiện thiết kế cải tạo mạng điện đang có.
- Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp, khảo sát thiết kế thi công mất
nhiều thời gian và tốn nhiều chi phí.
 Mạng liên thông
- Ưu điểm: Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một
đường dây .
- Nhược điểm: Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng lớn, cần thêm trạm trung
gian, bố trí bảo vệ role và thiết bị tự động hóa phức tạp, độ tin cậy thấp hơn
hình tia .
 Mạng mạch vòng
- Ưu điểm: 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 role và thiết bị tự động hóa phức tạp, khi xảy ra sự
cố tổn thất trên lưới cao, nhất là nguồn có chiều dài dây cung cấp điện lớn.
Nguyên tắc nối dây cho phụ tải :
-

Phụ tải loại I và II do yêu cầu cung cấp điện phải có đường dây dự phòng
nên sẽ phải nối dây bằng lộ dây kép hoặc lưới kín cung cấp điện từ phía.

Phụ tải loại III do yêu cầu cung cấp điện không cao nên không nhất thiết
phải dây kép hay vòng mà có thể nối dây bằng lộ dây đơn.

Từ đó ta đề ra các phương án nối dây cho các nhóm như sau:

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

2.1.1 Nhóm 1

HT

5
NM
Hình 2-3 Phương án nối dây nhóm 1

2
4

4

2

2.1.2 Nhóm 2

NM

NM

A

B

Hình 2-4 Phương án nối dây nhóm 2
2.1.3 Nhóm 3
1

7

NM

1

7

NM

10

7

NM

10

A
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

1

B
22

10

C


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN
1

1

7

NM

7

NM

10

-

10

D

E

Hình 2-5 Phương án nối dây nhóm 3.
2.1.4 Nhóm 4
9

9
6

6

3

3

8

8

HT

HT

A

B

9

9
6

6

3

3

8

8

HT

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

HT

23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

C

D

9

9

9

6

6

3

6

3

8

8

3
8

HT

HT

E

F

HT

G

Hình 2-6 Phương án nối dây nhóm 4.

2.2

Lựa chọn điện áp định mức của mạng điện.

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.
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
NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP

GVHD : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

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.
Điện áp định mức có thể xác định sơ bộ theo công thức truyền tải đã biết P i(MW) và
theo chiều dài đường dây truyền tải li(km) với công thức Still:
(2-1)
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;
Áp dụng lần lượt tính toán cho từng nhóm và từng phương án.
2.2.1 Nhóm 1
Tính điện áp định mức trên đường dây HT-5-NM.
Theo như phần 2.1 ta đã tính được công suất tác dụng từ NM truyền vào đường dây
NM-5.
PNM-5= 12,9(MW)
Công suất phản kháng do nhiệt điện truyền vào đường dây NM-5 có thể tính gần đúng
như sau:
QNM-5= PNM-5. tgpt5=12,9.0,484=6,244(MVAr)

Như vậy:
Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-5 bằng:

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NM-5 bằng:

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-5 bằng:
Từ đó ta có bảng số liệu điện áp tính toán nhóm 1

NGUYỄN VĂN TIÊN-LỚP D6H3

25