Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu vực

Đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Lương Đức Cường
Khoá : K47 – HTĐ2 Ngành học: Hệ Thống Điện
1.Đầu đề thiết kế tốt nghiệp:
Phần I: Thiết kế hệ thống điện gồm hai nguồn điện và một số phụ tải khu
vực.
Phần II: Tính toán ổn định động
2.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Phần I: thiết kế hệ thống điện:
- Cân bằng công suất, lựa chọn phương án hợp lý.
- Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.
- Cân bằng chính xác công suất – bù công suất phản kháng.
- Giải tích các chế độ của hệ thống điện.
- Tính toán điều chỉnh điện áp tại các nút.
- Tính toán giá thành tải điện.
Phần II:
- Tính toán các thông số và thành lập sơ đồ đẳng trị dùng
trong tính toán ổn định động
- Tính các đường đạc tính công suất :trước trong và sau khi
cắt ngắn mạch
- Xác định thời gian cắt chậm nhất cho các thiết bị bảo vệ
3. Các số liệu:
Phần I:
Các hộ tiêu thụ
1 2 3 4 5 6 7 8
Phụ tải cực đại (MW) 45 30 25 25 28 24 26 15
Mức bảo đảm cung cấp điện I I I III III I I I
Yêu cầu điều chỉnh điện áp Kt Kt Kt T T T T T

Hệ số công suất : cosử 0,8
5
0,8
5
0,8
5
0,85 0,8 0,8 0,8 0,8
Điện áp định mức của lưới thứ
cấp (kV) 10 kV
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
12
Đồ án tốt nghiệp
BẢN ĐỒ VỊ TRÍ CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ CÁC HỘ TIÊU DÙNG
3 x 50 MW
cos
ϕ= 0.8
4
3
2
8
5
cos
ϕ= 0.8
4 x 50 MW
NĐII
NĐI
6
7
1

Tỉ lệ: : 10 km
- Điện áp trên thanh cái cao áp của nguồn điện khi phụ tải cực đại, khi sự
cố nặng nề là: 110%, khi phụ tải cực tiểu là 105% điện áp danh định.
- Đối với tất cả các trạm hạ thế ( hộ tiêu thụ ) :
+ Phụ tải cực tiểu bằng : 70% phụ tải cực đại
+ Thời gian sử dụng công suất cực đại : T
ln
= 4500 giờ
+ Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 550 đồng.
Phần II:
Hà nội, ngày 05 tháng 02 năm 2007
Cán bộ hướng dẫn Bộ môn Hệ thống điện thông qua
Chủ nhiệm Bộ môn
Đinh Quang Huy
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
13
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các
lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Nhu cầu sử dụng điện ngày
càng cao, chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm
bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện,
các mạng điện và các hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành một hệ thống
để thực hiện quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng
điện là một tập hợp gồm có các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đường dây trên
không và các đường dây cáp. Mạng điện được dùng để truyền tải và phân phối
điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ.
Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Công
nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng do điện năng là nguồn năng lượng

được sử dụng rộng rãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân. Ngày nay nền
kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống không ngừng nâng cao,
các khu đô thị, dân cư cũng như các khu công nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều,
do đó nhu cầu về điện năng tăng trưởng không ngừng.
Để đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện ngày càng nhiều và không ngừng
của đất nước của điện năng thì công tác quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện
đang là vấn đề cần quan tâm của ngành điện nói riêng và cả nước nói chung.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện giúp sinh viên áp dụng được
những kiến thức đã học để thực hiện được những công việc đó. Tuy là trên lý
thuyết nhưng đã phần nào giúp cho sinh viên hiểu được hơn thực tế đồng thời có
những khái niệm cơ bản trong công việc quy hoạch và thiết kế mạng lưới điện và
cũng là bước đầu tiên tập duợt đêt có những kinh nghiệm cho công việc sau này
nhằm đápứng đúng đắn về kinh tế và kỹ thuật trong công việc thiết kế và xây
dựng mạng lưới điện sẽ mang lại hiệu quả cao đối với nền kinh tế đang phát triển
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
14
Đồ án tốt nghiệp
ở nước ta nói chung và đối với ngành điện nói riêng. Việc thiết kế mạng lưới điện
phải đạt đuợc những yêu cầu về kỹ thuật đồng thời giảm tối đa được vốn đầu tư
trong phạm vi cho phép là vô cùng quan trọng đối vơi nền kinh tế của nước ta
hiện nay.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
15
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - ĐỊNH RA PHƯƠNG THỨC
VẬN HÀNH CỦA CÁC NHÀ MÁY
I. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải
Phân tích nguồn và phụ tải của 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 phụ tải và phân tích nó.
Phân tích nguồn là một việc làm cần thiết nhằm định hướng phương thức
vận hành của nhà máy điện, phân bố công suất giữa các tổ máy, hiệu suất, cosϕ
và khả năng điều chỉnh.
1.Phụ tải
Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8
P
max
(MW) 45 30 25 25 28 24 26 15
Cosϕ
0,85 0,85 0,85 0,85 0,8 0,8 0,8 0,8
Y/c đ/c U Kt Kt Kt T T T T T
Loại PT I I I III III I I I
U
dm
(kV) 10kV
- T
max
= 4500h.
- Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
- Phụ tải 1, 2, 3 có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường, phụ tải 4, 5, 6, 7
và 8 có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường.
- hệ số công suất Cosϕ của các phụ tải 1, 2,3 và 4 là: Cosϕ = 0,85. Các phụ tải
còn lại có hệ số công suất Cosϕ = 0,8.
- Lập bảng các thông số phụ tải:
Bảng 1.1 Thông số của các phụ tải
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47

16
Đồ án tốt nghiệp
Hộ tiêu
thụ
max max max
S =P +jQ
&
,
MVA
max
S
,
MVA
min min min
S =P +jQ
&
,
MVA
min
S
,
MVA
1 45 +j27,86 53,93 31,50 + j19,50 37,05
2 30 + j18,57 35,28 21,00 + j13,00 24,70
3 25 + j15,47 29,4 17,50 + j10,83 20,58
4 25 + j15,47 29,4 17,50 +j10,83 20,58
5 28 + j21,00 35 19,60 +j14,70 24,50
6 24+j18,00 30 16,80 +j12,60 21,00
7 26+j19,50 32,5 18,20 +j13,65 22,75
8 15+j11,25 18,75 10,50 +j7,88 13,13

Tổng 218+j147,12
2. Nguồn điện
Mạng điện thiết kế bao gồm hai nhà máy nhiệt điện cung cấp cho 8 phụ tải.
+ Nhà máy nhiệt điện I gồm:
- 3 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW.
- Công suất đặt P
ĐNĐ
= 3.50 = 150 MW.
- Hệ số công suất Cosử = 0,8.
+ Nhà máy nhiệt điện II gồm :
- 4 tổ máy, mỗi tổ có công suất định mức là 50MW.
- Công suất đặt P
ĐNĐ
= 4.50 = 200MW.
- Hệ số công suất Cosử=0,8.
Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (Khoảng 30%) thời gian
khởi động lâu (nhanh nhất cũng mất từ 4 đến 10 giờ ), nhưng điều kiện làm việc
của nhà máy nhiệt điện là ổn định, công suất phát ra có thể thay đổi tuỳ ý, điều đó
phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện.
Thời gian xuất hiện phụ tải cực tiểu thường chỉ vài giờ trong ngày, nên
muốn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải nằm rải rác xung quanh nhà
máy nhiệt điện ta dùng nguồn điện dự phòng nóng.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
17
Đồ án tốt nghiệp
Chế độ làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi
nó vận hành với (80 – 90%)P
đm
.

Để đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ta phải quan tâm đến tính chất của
các phụ tải, đặt phương thức cung cấp điện đáp ứng yêu cầu của các hộ phụ tải.
II. Cân bằng công suất
1. Cân bằng công suất tác dụng
Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho
các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và
công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân
bằng giữa nguồn công suất phát và công suất tiêu thụ cộng với công suất tổn hao
trên đường dây và máy biến áp.
Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công
suất tác dụng và công suất phản kháng không. Từ đó đưa ra phương thức vận
hành cụ thể cho từng nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các
phụ tải cũng như chất lượng điện năng.
Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và
máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo phần trăm công suất của phụ tải cực
đại.
Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng biểu
thức sau:
ΣP
F
= ΣP
YC
=

m
.
ΣP
PT
+

Σ∆P
MĐ
+ ΣP
TD
+ ΣP
DT
(1)
Trong đó :
- ểP
YC
: tổng công suất tác dụng yêu cầu trong mạng điện.
- m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại cùng 1 lúc, lấy m =1
- ΣP
F
: tổng công suất tác dụng của các nhà máy
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
18
Đồ án tốt nghiệp
ΣP
F
= P
F1
+ P
F2
=3,50 +4.50 = 350 MW
- ΣP
PT
:

tổng công suất tác dụng của các phụ tải
ΣP
PT
= P
PT1
+ P
PT2
+ P
PT3
+ P
PT4
+ P
PT5
+ P
PT6
+ P
PT7
+ P
PT8
=
= 45+30+25+25+28+24+26+15 = 218 MW
- Σ∆P
MĐ
: tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện Từ (5÷ 8%)ΣP
PT
,ở
đây ta lấy Σ∆P
MĐ
= 5%ΣP
PT

.
Σ∆P
MĐ
= 5%ΣP
PT
= 0.05 * 218 = 10.9 MW
- ΣP
TD
:

Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện. ( Đối với nhiệt điện
ta lấy bằng 10 %)
ΣP
TD
=10%ΣP
F
= 0,1.(3.50 + 4.50) = 35 MW
- ΣP
DT
: Tổng công suất tác dụng dự trữ
Theo công thức cân bằng (1) ta có:
ΣP
DT
=ΣP
F
-

m
.
ΣP

PT
-

Σ∆P
MĐ
- ΣP
TD
=
= 350 - 218 – 10,9 - 35 = 86,1 MW.
Thấy rằng : ΣP
DT
= 86,1 MW; ΣP
DT
/ΣP
PT
= 86,1/218 =39,5%
- Lớn hơn công suất của một tổ máy lớn nhất, lớn hơn 15% ΣP
PT
DO đó ta không cần phải đặt thêm một tổ máy để dự phŨNG.
2. Cân bằng công suất phản kháng
Cân bằng công suất phản kháng được biểu diễn bằng biểu thức sau:
Q
bù
+ ΣQ
F
= ểQ
YC
= m.ΣQ
PT
+ Σ∆Q

L
- Σ∆Q
C
+ Σ∆Q
BA
+ ΣQ
TD
+ ΣQ
DT
(2)
Trong đó :
- ểQ
YC
: tổng công suất phản kháng yêu cầu trong mạng điện.
- m: hệ số đồng thời, lấy m = 1.
- ΣQ
F
: tổng công suất phản kháng của các nhà máy phát ra
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
19
Đồ án tốt nghiệp
ΣQ
F
=

ΣP
F .
tg

ϕ
F
=350.0,75 = 262,5 MVAr
( với cosử
F1
= cosử
F2
= cosử
F
= 0.8 nên tgử
F
= 0,75)
- ΣQ
PT
: tổng công suất phản kháng của các phụ tải.
ΣQ
PT
= Q
PT1
+ Q
PT2
+ Q
PT3
+ Q
PT4
+ Q
PT5
+ Q
PT6
+ Q

PT7
+ Q
PT8
=
= 27,86+18,57+15,47+15,47+21+18+19,5+11,25 = 147,12 MVAr
- Σ∆Q
L
: tổng tổn thất công suất phản kháng trên cảm kháng của đường dây.
- ∆Q
C
: tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đường dây sinh ra. Trong khi
tính sơ bộ ta lấy : Σ∆Q
L
≈ Σ∆Q
C
.
- Σ∆Q
BA
: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các MBA.
Σ∆Q
BA
= 15%.ΣQ
PT
= 0,15.147,12 = 22,07 MVAr
- ΣQ
TD
: tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện.
ΣQ
TD
=ΣP

TD
. tg

ϕ
TD
= 35. 0,75 = 26,25 MVAr
(với cosử
TD
= 0,8 nên tgử
TD
= 0,75)
- ΣQ
DT
: tổng công suất phản kháng dự trữ cho mạng điện, có thể lấy bằng công
suất phản kháng của một tổ máy phát lớn nhất.
ΣQ
DT
= ΣP
DT
. tg

ϕ
DT
= 86,1. 0,75 = 64,58 (MVAr)
( Với Cos ϕ = 0,8 → tgϕ = 0,75 )
Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện bằng:
∑Q
YC
= 147,12 + 22,07 + 26,25 + 64,58 = 260,02 MVAR
Từ biểu thức cân bằng (2) ta có:

Q
bù
= P
YC
- ΣQ
F
= 260,02 – 262,5 = - 2,48 MVA
Vì vậy ta không cần bù sơ bộ công suất phản kháng trong mang điện
Như vậy qua tính toán sơ bộ luôn có sự cân bằng công suất.
III. Xác định sơ bộ phương thức vận hành của các nhà máy
1. Chế độ phụ tải cực đại
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
20
Đồ án tốt nghiệp
Chọn nhà máy I làm nhà máy chủ đạo. Ta có công suất yêu cầu của phụ tải
(P
YC
) không kể công suất dự trữ (P
DT
) là :
ΣP
YC
= ΣP
PT
+ Σ∆P
MĐ
+ΣP
TD
= 218 + 10,9 + 35 = 263,9 MW

Cho nhà máy NĐI phát 85% công suất đặt ta có :
P
F1
=85%.150 =127,5 MW
Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
P
F2
= ΣP
YC
- P
F1
= 263,9 -127,5 = 136,4 MW
Vậy nhà máy II phải phát 136,4/200 = 68,2% công suất định mức.
2. Chế độ phụ tải cực tiểu.
Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì
∑P
MIN
= 70%. ∑P
MAX
= 0,7.218 = 152,6 MW
Ta có : ΣP
YCmin
= 70%. ΣP
YCMax
= 0,7.263,9 = 184,73 MW.
Ở chế độ phụ tải cực tiểu cho phép phát đến 50% công suất đặt của nhà máy, nên
cắt bớt một số tổ máy. Giả sử cắt bớt ở nhà máy I 1 tổ máy, cho các tổ máy còn
lại phát với 85% công suất định mức.
Công suất phát của nhà máy I là:
P

F1
= 85%. 100 = 85MW
Nhà máy II phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
P
F2
= ΣP
YCmin
- P
F1
= 184,73 - 85= 99,73 MW
Khi đó nhà máy II vận hành 3 tổ với 99,73/150 = 66,4 % công suất định mức.
3. Chế độ sự cố
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
21
Đồ án tốt nghiệp
Sự cố nhà máy I bị sự cố hỏng 1 tổ máy.Khi đó 2 tổ máy còn lại sẽ phát
với 100% công suất định mức.
P
F1 SC
= 100%.100 = 100MW
Do : ΣP
YC
= 263,9
Nhà máy II cần phát :
P
F2SC
= ΣP
YC
–P

F1SC
= 263,9 –100= 163,9 MW
Vậy nhà máy 2 vận hành cả 4 tổ máy với 163,9/200 = 81,95% công suất định
mức của chúng THỠ đáp ứng được yêu cầu công suất của phụ tải.
4. Tổng kết về phương thức vận hành của các nhà máy
Từ các lập luận cùng với các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết phương
thức vận hành của 2 nhà máy trong các chế độ như sau :
Chế độ vận hành Nhà máy điện I Nhà máy điện 1
Phụ tải cực đại
- 3tổ máy
- Phát 127.5MW
- Chiếm 85% công suất
định mức.
- 4 tổ máy
- Phát 136,4MW
- Chiếm 68,2% công suất
định mức.
Phụ tải cực tiểu
- 2tổ máy
- Phát 85MW
- Chiếm 85 % công suất
định mức.
- 3 tổ máy
- Phát 99,73 MW
- Chiếm 66,4 % công suất
định mức.
Chế độ sự cố
- 2 tổ máy
- Phát 100 MW
- Chiếm 100% công suất

định mức.
- 4 tổ máy
- Phát 163,9 MW
- Chiếm 81,5% công suất
định mức.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
22
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ
I. Đề xuất phương án
1. Phương án chung thành lập các phương án
Tính toán lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý phải dựa trên nhiều
nguyên tắc, nhưng nguyên tắc chủ yếu và quan trọng nhất của công tác thiết kế
mạng điện là cung cấp điện kinh tế với chất lượng và độ tin cậy cao. Mục đích
tính toán thiết kế là nhằm tìm ra phương án phù hợp. Làm được điều đó thì vấn
đề đầu tiên cần phải giải quyết là lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. Trong đó những
công việc phải tiến hành đồng thời như lựa chọn điện áp làm việc, tiết diện dây
dẫn, tính toán các thông số kỹ thuật, kinh tế …
Trong quá trình thành lập phương án nối điện ta phải chú ý tới các nguyên tắc
sau đây :
- Mạng điện phải đảm bảo tính án toàn cung cấp điện liện tục, mức độ
đảm bảo an toàn cung cấp điện phụ thuộc vào hộ tiêu thụ. Đối với phụ tải
loại 1 phải đảm bảo cấp điện liên tục không được phép gián đoạn trong bất
cứ tình huống nào, vì vậy trong phương án nối dây phải có đường dây dự
phòng.
- Đảm bảo chất lượng điện năng.
- Chỉ tiêu kinh tế cao, vốn đầu tư thấp, tổn thất nhỏ, chi phí vận hành
hàng năm nhỏ.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt và

có khả năng phát triển.
Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên nhận thấy: Trong các hộ
phụ tải có 6 phụ tải là hộ loại I và 2 phụ tải là hộ loại III, yêu cầu độ tin cậy cung
cấp điện khác nhau. Do đó phải sử dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép,
lộ đơn, mạch vòng.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
23
Đồ án tốt nghiệp
Từ bản đồ vị trí của các nhà máy điện và các hộ tiêu dùng ta vẽ đuợc sơ đồ dưới
đây:
Sơ đồ địa lý của hệ thống điện
S
pt2
=26+j19,5
S
pt2
=24+j18
S
pt3
=25+j15,47
S
pt2
=25+j15,47
S
pt1
=45+j27,86
S
pt2
=15+j11,25S

pt5
=28+j21
S
pt2
=30+j18,57
8
5
2
6
7
3
4
1
NĐI
3x50MW
cosf =0,8
NĐII
4x50MW
cosf =0,8
7
2
,
8

k
m
5
0

k

m
7
2
,
8

k
m
4
4
,
7
2

k
m
6
4
,
0
3

k
m
30 km
5
0

k
m

70 km
56,57 km
5
0
,
9
9

k
m
5
3
,
8
5

k
m
4
2
,
4
3

k
m
4
1
,
2

3

k
m
60 km
2. Thành lập các phương án
Từ các điều kiện trên và căn cứ vào sơ đồ địa lý hệ thống điện ta có thể đưa ra
nhiều phương án thiết kế hệ thống điện,tuy nhiên sau khi tính toán sơ bộ ta chọn
ra năm phưong án tói ưu hơn cả để tính toán chi tiết sau đó sẽ so sánh và chọn ra
phương án tói ưu nhất.
Các phương án thiết kế đựoc lựa chọn để tính toán chi tiết:
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
24
Đồ án tốt nghiệp
Phuong án 5Phuong án 4
Phuong án 3Phuong án 2Phuong án 1
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1
4
3
7
6

2
5
8
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1
4
3
7
6
2
5
8
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1
4
3

7
6
2
5
8
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1
4
3
7
6
2
5
8
NĐII
4x50MW
cos
f =0,8
NĐI
3x50MW
cos
f =0,8
1

4
3
7
6
2
5
8
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
12
Đồ án tốt nghiệp
II. Tính toán chi tiết kỹ thuật các phương án
A.Phương pháp tính toán
1.Chọn điện áp của mạng điện.
Một trong những công việc cần thiết để thiết kế hệ thống điện là lựa chọn
đúng điện áp của đường dây tải điện. Mỗi mạng điện được đặc trưng bằng điện
áp định mức U
đm
, điện áp này được dùng để tính điện áp định mức của các thiết
bị trong mạng điện như máy biến áp, máy phát, đường dây. Điện áp định mức
đảm bảo cho các thiết bị hoạt động tốt và đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Dựa vào công thức kinh nghiệm:
U = 4,34.
Ρ+
16l
, kV (1)
Trong đó:
l - là khoảng cách truyền tải, km
P - là công suất truyền tải trên đường dây, Mw
Tính điện áp cho từng đường dây sau đó lấy điện áp định mức của mạng

theo các điện áp của các đường dây vừa tính được.
2.Chọn tiết diện dây dẫn.
Đối với các lưới điện cao áp, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ
kinh tế của dòng điện:
F
tt
=
kt
i
J
max
Ι
(mm) (2)
Trong đó: J
kt
- Mật độ kinh tế của dòng điện, A/ mm
2

Với T
max
= 4500h và dây AC thì J
kt
= 1,1
I
maxi
- Dòng điện làm việc trong chế độ phụ tảI cực đại trên đường
dây thứ i, A
Dòng làm việc trên mỗi mạch đường dây xác định theo công thức:
I
maxi

=
dm
maxi
U3n
S
.10
3
=
dm
22
U3n
QP +
.10
3
(A) (3)
Trong đó:
S
maxi
-Công suất lớn nhất chạy trên đường dây thứ i, MVA
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
12
Đồ án tốt nghiệp
U
đm
- Điện áp định mức của mạng điện, kV
n - Số lộ dây trên đoạn thứ i
Sau khi tính toán ta chọn tiế diện dây dẫn có tiết diện:
F ≥ F
tt

3.Kiểm tra điều kiện.
Kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang, đối với đường dây 110 kV, để
không xuất hiện vầng quang các dây AC cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm
2
Kiểm tra phát nóng dây dẫn
Đối với đường dây kép khi đứt 1 lộ đường dây thì dòng điện sự cố tăng lên
gấp đôi I
sc
= 2.I
max
, để đảm bảo điều kiện phát nóng của dây dẫn thì I
sc
≤ I
cp

Kiểm tra tổn thất điện áp
Yêu cầu đối với điều chỉnh điện áp là:
∆U
maxbt
% ≤ 10 %
∆U
maxsc
% ≤ 20 %
Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình thường
được xác định theo công thức:
100.
U
P
2

dm
i iii
ibt
XQR
U
+
=∆
(4)
Trong đó:
P
i
, Q
i
- công suất chạy trên đường dây thứ i
R
i
, X
i
- điện trở và điện kháng của đường dây thứ i
Tổn thất điện áp trong mạng điện khi đứt một mạch đường dây( đối với đường
dây có hai mạch )
∆U
i sc
= 2∆U
i bt
Kiểm tra cả trong chế độ cực đại và chế độ sự cố của nhà máy điện khi một tổ
máy phát ngừng hoạt động.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
13

Đồ án tốt nghiệp
B.Tính toán chi tiết kỹ thuật.
1.Phương án 1
S
pt4
S
pt6
S
pt5
S
pt8
S
pt3
S
pt7
S
pt2
S
pt1
8
5
2
6
7
3
4
1
NĐII
4x50MW
cosf =0,8

NĐI
3x50MW
cosf =0,8
a. Phân bố công suất.
Dòng công suất từ các nhà máy điện truyền đến các phụ tải là:
S
II – 2
= 30 + j18,57 MVA; S
II – 6
= 24+ j18 MVA
S
II – 7
= 26 + j19,5 MVA; S
I – 8
= 15 + j11,25 MVA
S
I – 3
= 25 + j15,47 MVA; S
I – 4
= 25 + j15,47 MVA
S
I – 5
= 28 + j21 MVA
Công suất từ nhà máyI truyền vào đường dây I – 1 được xác định:
P
I - 1
= P
F1
– P
I

– P
TD1

Trong đó:
P
F1
- Tổng công suất phát của nhà máy NĐI
P
TD1
- Công suất tự dùng trong nhà máy NĐI
S
I
- Tổng công suất của các phụ tải nối với NĐI
( S
I
= P
I – 3
+ P
I – 4
+ P
I – 5
+ P
I – 8
)
Ta có:
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
14
Đồ án tốt nghiệp
P

I – 1
= 0,85.150-(25+25+28+15) -15 = 19,5MW
Q
I – 1
= 19,5. tgϕ = 19,5.0,619 = 12,07
Vậy : S
I – 1
= 19,5+j12,07MVA
Khi đó công suất từ NĐII truyền vào đường dây II – 1 là:
S
II – 1
= S
1
– S
I – 1
= 45 + j27,86– (19,5+ j12,07) = 25,5+j15,79MVA
b. Chọn điện áp định mức của mạng điện.
Lập bảng tính điện áp mạng điện theo công thức (1) ta đươc bảng sau:
Bảng 2.1 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Đường
dây
Công suất
truyền tải,
MVA
Chiều dài
đường dây L,
km
Điện áp tính
toán U kV
Điện áp định

mức của mạng
U
đm
, kV
II – 1 25.5+j15,79 78,2 95,16
110
I – 3 25+j15,47 56,57 92,73
I – 4 25+j15,47 70 94,09
I – 5 28+j21 64,03 98,2
II – 2 30+j18,57 50 99,9
II – 6 24+j18 41.23 89,49
II – 7 26+j19,5 72,8 95,95
I – 8 15+j11,25 44,72 73,23
I – 1 19.5 + j12,07 60 83,7
Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110kV.
c. Chọn tiết diện dây dẫn.
*) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây I – 1.
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
2 2
3 3
I - 1
I - 1
dm
S
19,5 +12,07
I = .10 = .10 =60,18 A
2. 3.U 2. 3.110
Tiết diện dây dẫn
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47

15
Đồ án tốt nghiệp
2
I - 1
I - 1
kt
I
60,18
F = = = 54,71 mm
J 1,1
Để không xuất hiện vầng quang ta chọn dây AC có F = 70 mm
2
và dòng điện cho
phép I
CP
= 265 A.
*) Chọn tiết diện dây dẫn của đường dây II – 1.
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
2 2
3 3
II - 1
II - 1
dm
S
25,5 +15,79
I = ,10 = .10 = 78,71 A
2. 3.U 2. 3.110
Tiết diện dây dẫn
2
II - 1

II - 1
kt
I
78,71
F = = = 71,55 mm
J 1,1

Để không xuất hiện vầng quang ta chọn dây AC có F = 70 mm
2
và dòng điện cho
phép I
CP
= 265 A.
Kiểm tra dòng điện chạy trên đường dây trong các chế độ sau sự cố:
- ngừng 1 mạch trên đường dây
- ngừng 1 tổ máy phát điện
* Khi ngừng 1 mạch của đường dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I
I – 1 SC
= 2I
I – 1
= 2.60,18 = 120,36 A
I
II – 1 SC
= 2I
II – 1
= 2.78,71 = 157,42 A
Như vậy
I
SC

< I
CP

* Khi ngừng 1 tổ máy phát của nhà máy NĐI thì 3 tổ máy phát còn lại sẽ phát
100% công suất.
Công suất từ NĐI truyền vào đường dây I – 1 bằng:
P
I – 1
= 100 – 10 – (25+25+28+15) = -3 MVA
Q
I – 1
= -3. tgϕ = -3.0,75 = -2,25MVAr
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
16
Đồ án tốt nghiệp
S
I – 1
= -3 -j2,25MVA
đường dây II – 1 là:
S
II – 1
= S
1
– S
I – 1
= 45 + j27,86– (-3 –j2,25) =
= 48+ j30.11 MVA
Dòng điện chạy trên đường dây I – 1 bằng:
2 2

3
I - 1 SC
( 3) +(-2,25)
I = .10 = 9,84 A
2. 3.110
−

Dòng điện chạy trên đường dây II – 1 bằng:
2 2
3
II - 1 SC
48 +30,11
I = .10 = 148,69 A
2. 3.110

Vậy I
SC
< I
CP
Tương tự ta tính cho các đường dây khác. Kết quả tính toán ở trong bảng dưới
đây:
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
17
Đồ án tốt nghiệp
ảng 2.2 Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đường
dây
S,
MVA

I
bt
,
A
F
tt
,
mm
2
F
tc
,
mm
2
I
CP
,
A
I
SC
,
A
L,
km
r
0
,
Ù/km
x
0

,
Ù/km
b
0.
10
-6
S/km
R,
Ù
X,
Ù
4
B
.10
2
,
S
1
mạch
1 tổ
máy
I– 1 19.5+j12,07 60,18 54,70 70 265 120,36 9,84 60 0,46 0,440 2,58 13,8 13,2 1,55
II – 1 25.5+j15,79 78,71 68,5 70 265 157,42 148,69 72,8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88
I –3 25+j15,47 77,15 70,13 70 265 154,3 56,57 0,46 0,440 2,58 13,04 12,44 1,46
I – 4 25+j15,47 154,31 140,28 150 445 308,62 70 0,21 1,416 2,74 14,7 29,12 0,96
I – 5 28+j21 183,70 167 185 510 367,4 64,03 0,17 0,409 2,84 10,89 26,19 0,91
II – 2 30+j18,57 93,50 84,087 95 330 - 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 1,33
II – 6 24+j18 78,73 71,57 70 265 - 41,23 0,46 0,440 2,58 9,48 9,07 1,06
II – 7 26+j19,5 85,29 77,54 70 265 - 72,8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88
I – 8 15+j11,25 49,21 44,73 70 265 98,42 - 44,72 0,46 0,440 2,58 10,29 9,84 1,15

Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
18
Đồ án tốt nghiệp
d. Kiểm tra tổn thất điện áp.
I - 3bt
2
25.13,04+15,47.12,44
ΔU % = .100 = 4.35%
110
Khi một mạch đường dây ngừng làm việc khi đó tổn thất trên đường dây:
I - 3SC
ΔU % = 2.4,35 = 8,7%
Với các lộ đường dây khác ta lập bảng tính toán sau :
Bảng 2.3 Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng
Đường
dây
ÄU
bt
% ÄU
SC
% Đường
dây
ÄU
bt
% ÄU
SC
%
1 mạch 1tổ máy 1 mạch 1tổ máy
I – 1 3,54 7,08 0,7

I – 3 4,35 8,7 II – 2 3,69 7,38
I – 4 6,76 - II – 6 3,23 6.46
I – 5 7,06 - II – 7 6,18 12,36
I - 8 2,19 4,38 II - 1 5,62 11,23 10,62
Từ kết quả ở bảng trên ta thấy rằng tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong
phương án I là:
ÄU
maxbt
= ÄU
I – 5
= 7,06 %
Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố bằng:
ÄU
maxsc
= ÄU
II – 7
= 12,36 %
2. Phương án II
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
19
Đồ án tốt nghiệp
S
pt5
S
pt8
S
pt6
S
pt3

S
pt4
S
pt7
S
pt2
8
5
2
6
7
3
4
1
NĐII
4x50MW
cosf =0,8
NĐI
3x50MW
cosf =0,8
a. Phân bố công suất.
S
3 – 4
= 25 + j15,47 MVA;S
6– 7
= 26+j19,5 MVA
S
8– 5
= 28 + j21 MVA;
P

I – 3
= P
3
+P
3 – 4
= 25+25 = 50MW;
S
I – 3
=50+j50. tgϕ3= 50+j50.0,619=50+j30,95MVA
S
I – 8
= S
8
= 43+j43.0,75=43+j32,25 MVA
S
II – 6
= 50+j50.0,75=50+j37,5MVA
S
II – 2
= 30+j18,57MW.

b. Chọn điện áp định mức của mạng điện.
Lập bảng tính toán điện áp định mức của mạng điện ta được bảng 2.4.
Bảng 2.4 Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
20
Đồ án tốt nghiệp
Đường
dây

Công suất
truyền tải,
MVA
Chiều dài
đường dây L,
km
Điện áp tính
toán U kV
Điện áp định
mức của mạng
U
đm
, kV
I – 1 19.5+j12.07 60 83.7
110
II – 1 25.5+j15.79 72.8 95.16
I - 3 50+j30.95 56.57 127
3 –4 25+j15.47 50 92.07
I – 8 43+j32.25 44.72 117.5
8 – 5 28+j21 30 94.9
II – 6 50+j37.5 41.23 125.9
6 – 7 26+j19.5 53.85 94.07
II – 2 30+j18.5 50 99.9
Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là 110kV.
c. Chọn tiết diện dây dẫn.
Lập bảng tính toán ta được bảng 2.5.
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
21
Đồ án tốt nghiệp

Bảng 2.5 Thông số của các đường dây trong mạng điện
Đường
dây
S,
MVA
I
bt
,
A
F
tt
,
mm
2
F
tc
,
mm
2
I
CP
,
A
I
SC
,
A
L,
km
r

0
,
Ù/km
x
0
,
Ù/km
b
0.
10
-6
S/km
R,
Ù
X,
Ù
4
B
.10
2
,
S
1
mạch
1 tổ
máy
I – 1 19,5+j12,07 60,18 54,70 70 265 120,36 9.84 60 0,46 0,440 2,58 13,8 13,2 1,55
II – 1 25,5+j15,79 78,71 71,55 70 265 157,42 148.7 72.8 0,46 0,440 2,58 16,74 16,02 1,88
I – 3 50+j30,95 154,32 140,29 150 445 317,48 56.57 0,21 0,416 2,74 5,94 11,77 1,55
3 – 4 25+j15,47 154,31 140,28 150 445 - 50 0,21 0,416 2,74 10,5 20,80 0,69

I – 8 43+j32,25 141,06 128,23 150 445 292,6 44.72 0,21 0,416 2,74 4,7 9,3 1,23
8 – 5 28+j21 183,70 167 185 510 - 30 0,17 0,409 2,84 5,1 12,27 0,43
II – 6 50+j37,5 164,02 149,11 150 445 340,22 41.23 0,21 0,416 2,84 4,33 8,58 1,13
6 – 7 26+j19,5 85,29 77,53 70 265 176,92 53.85 0,46 0,440 2,58 12,39 11,85 1,39
II – 2 30+j18,5 95,50 84,08 95 265 190,5 50 0,33 0,429 2,65 8,25 10,73 1,S33
Sinh viên : Lương Đức Cường
Lớp : Hệ Thống Điện 2 – k47
22