D4H3 - Nguyen Van Tuynh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

**********

---------&---------

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4-H3
I. Đề tài
1. Phần 1: Thiết kế lưới điện khu vực, khối lượng 70%
2. Phần 2: Khối lượng 30%
II. Số liệu thiết kế lưới điện
1. Sơ đồ địa lý:

2. Phụ tải:
Số liệu/ Hộ phụ tải

Điều chỉnh điện áp
Loại hộ phụ tải
Điện áp thứ cấp (kV)

1
25
14

0,9
KT
I
10

2
26
17
0,9
KT
I
10

3
23
14
0,9
KT
III
10

4
30
19
0,9
KT
I
10

5

24
15
0,9
T
I
10

6
24
15
0,9
T
I
10

7
27
22
0,9
KT
I
10

8
18
10
0,9
T
I
10

9
30
22
0,9
KT
I
10


3. Nguồn điện
- Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,
- Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 4x50 MW,
.
Giá 1kWh điện năng tổn thất: 1000 đồng/kWh
III. Nội dung phần thiết kế lưới điện khu vực:
● Phân tích nguồn và phụ tải.
● Cân bằng công suất, sơ bộ xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện.
● Lựa chọn điện áp
● Dự kiến các phương án của mạng điện, so sánh các phương án về mặt kỹ
thuật.
● So sánh các phương án về mặt kinh tế, chọn phương án tối ưu.
● Lựa chọn máy bién áp, sơ đồ nối dây của các nhà máy điện và các trạm phân
phối, sơ đồ nối dây chính của cả mạng điện.
● Tính toán điều chỉnh điện áp.
● Tính toán giá thành tải điện.
IV. Nội dung phần chuyên đề
Tính ổn định động khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy
phát điện.
V. Yêu cầu các bản vẽ

Gồm 5 bản:
● 01 bản vẽ sơ đồ các phương án nối dây
● 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính
● 01 bản vẽ sơ đồ thay thé tính toán
● 02 bản vẽ về ổn định
Ngày giao đề tài: ……/……/201…
Ngày hoàn thành: ……/……/201…

Trưởng khoa

Giáo viên hướng dẫn

Th. S Hoàng Thu Hà


LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốc
gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: 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 và tính ổn định động”. 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: Từ chương 9 đến chương 11 với nội dung: “Tính ổn định động khi
xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây gần máy phát điện”.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến 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 cô Th S.
Hoàng Thu Hà, cô 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 chắc chắn 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 1 tháng 1 năm 2014
Sinh viên

Nguyễn Văn Tuynh



NHẬN XÉT
CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


NHẬN XÉT
CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
CHƯƠNG 1:
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN ................................... 1
1.1. Phân tích nguồn và phụ tải .............................................................................. 1
1.1.1. Nguồn điện ............................................................................................... 1
1.1.2. Phụ tải ....................................................................................................... 2
1.2. Cân bằng công suất trong hệ thống điện ......................................................... 3
1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng .................................................................... 3
1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng ............................................................... 4
1.3. Xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện ................................................. 6
1.3.1. Xác định chế độ làm việc của nhà máy NĐ ............................................. 6
1.3.2. Xác định chế độ làm việc của HT ............................................................ 6
CHƯƠNG 2:
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
VÀ LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP ...................................................................................... 9
2.1. Đề xuất các phương án nối dây ....................................................................... 9
2.1.1. Cơ sở lý thuyết.......................................................................................... 9
2.1.2. Một số loại sơ đồ nối điện cơ bản........................................................... 10
2.1.3. Các phương án thiết kế mạng điện ......................................................... 11
2.2. Lựa chọn điện áp của mạng điện ................................................................... 16
2.2.1. Lựa chọn điện áp cho nhóm I ................................................................ 17
2.2.2. Lựa chọn điện áp cho nhóm 2 ................................................................ 18
2.2.3. Lựa chọn điện áp cho nhóm 3 ................................................................ 18
2.2.4. Lựa chọn điện áp cho nhóm IV .............................................................. 20
CHƯƠNG 3:
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ........................................................ 22
3.1. Cơ sở lý thuyết chung .................................................................................... 22
3.1.1. Chọn tiết diện dây dẫn ............................................................................ 22

3.1.2. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện ................................................... 23
3.2. Tính toán chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp cho từng nhóm ........... 23
3.2.1. Nhóm I .................................................................................................... 23
3.2.2. Nhóm II................................................................................................... 28
3.2.3. Nhóm III ................................................................................................. 28
3.2.4. Nhóm IV ................................................................................................. 32
3.2.5. Phụ tải 4 .................................................................................................. 34
CHƯƠNG 4:
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ............................................................................. 35
4.1. Cơ sở lý thuyết............................................................................................... 35
4.2. Tính toán kinh tế cho các phương án đề xuất của các nhóm ......................... 37
4.2.1. Nhóm I .................................................................................................... 37
4.2.2. Nhóm II................................................................................................... 38
4.2.3. Nhóm III ................................................................................................. 38
4.2.4. Nhóm IV ................................................................................................. 39
4.2.5. Phụ tải 4 .................................................................................................. 40
CHƯƠNG 5:
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ
SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN ................................. 41
5.1. Chọn số lượng và công suất các máy biến áp................................................ 41
5.1.1. Chọn số lượng, công suất các máy biến áp tăng áp của NĐ .................. 41
5.1.2. Chọn số lượng công suất máy biến áp trong các trạm giảm áp ............. 42
5.2. Chọn sơ đồ trạm và sơ đồ hệ thống điện ....................................................... 43
5.2.1. Sơ đồ nối điện cho trạm nguồn ............................................................... 43
5.2.2. Sơ đồ nối điện cho trạm trung gian ........................................................ 44
5.2.3. Sơ đồ nối điện cho trạm cuối (trạm hạ áp) ............................................. 45
CHƯƠNG 6:

TÍNH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA MẠNG ĐIỆN .................................... 47
6.1. Chế độ phụ tải cực đại ................................................................................... 47
6.1.1. Các đường dây cung cấp cho phụ tải 1,2,3,5,6,7,8,9.............................. 47
6.1.2. Đường dây HT-1-NĐ ............................................................................. 51
6.1.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống ........................................ 54


6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu .................................................................................. 54
6.2.1. Các đường dây cung cấp cho phụ tải 1,2,3,5,6,7,8,9.............................. 54
6.2.2. Đường dây HT-4-NĐ ............................................................................. 56
6.2.3. Cân bằng chính xác công suất trong hệ thống ........................................ 58
6.3. Chế độ sự cố .................................................................................................. 58
6.1.1. Chế độ sau sự cố hỏng một tổ máy phát ................................................. 59
6.1.2. Chế độ sau sự cố ngừng một mạch trên đường dây 2 mạch ................... 59
CHƯƠNG 7:
TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI NÚT PHỤ TẢI VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP .................................. 62
7.1. Tính điện áp tại các nút phụ tải trong mạng điện .......................................... 62
7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại ............................................................................ 62
7.1.2. Chế độ cực tiểu ....................................................................................... 63
7.1.3. Chế độ sự cố ........................................................................................... 64
7.2. Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp .................................................... 65
7.2.1. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp có đầu phân áp cố định ............. 69
7.2.2. Chọn đầu điều chỉnh cho máy biến áp bộ điều chỉnh điện áp dưới tải .. 70
CHƯƠNG 8:
TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN .............. 73
8.1. Vốn đầu tư xây dựng lưới điện ...................................................................... 73
8.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện ............................................... 74
8.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện .............................................................. 74
8.4. Các loại chi phí và giá thành ......................................................................... 74

8.4.1. Chi phí vận hành hàng năm .................................................................... 74
8.4.2. Chi phí tính toán hàng năm .................................................................... 75
8.4.3. Giá thành truyền tải điện năng................................................................ 75
PHẦN II: TÍNH ỔN ĐỊNH KHI NGẮN MẠCH BA PHA
GẦN ĐẦU ĐƯỜNG DÂY GẦN MÁY PHÁT
CHƯƠNG 9:
NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH ĐỘNG .... 77
9.1. Định nghĩa ổn định động của hệ thống điện .................................................. 77
9.2. Mục tiêu khảo sát ổn định ............................................................................. 77
9.3. Phương pháp khảo sát ổn định động ............................................................. 77
9.4. Khảo sát ổn định động của mạng điện........................................................... 78


CHƯƠNG 10:
LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ - TÍNH CHẾ ĐỘ
LÀM VIỆC BAN ĐẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ............................................... 81
10.1. Lập sơ đồ thay thế và thông số hệ thống điện ............................................. 81
10.1.1. Sơ đồ hệ thống ...................................................................................... 81
10.1.2. Sơ đồ thay thế ....................................................................................... 82
10.2. Tính toán quy đổi các thông số hệ thống và chế độ .................................... 83
10.2.1. Tính các thông số và lập sơ đồ tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn
mạch.................................................................................................................. 83
10.2.2. Tính quy chuyển thông số chế độ ......................................................... 84
10.3. Tính toán chế độ làm việc ban đầu .............................................................. 85
10.3.1. Sơ đồ tính toán chế độ xác lập .............................................................. 85
10.3.2. Tính toán chế độ xác lập trước khi ngắn mạch..................................... 85
CHƯƠNG 11:
KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH 3 PHA
Ở ĐẦU ĐƯỜNG DÂY NHÀ MÁY ĐIỆN ............................................................ 87
11.1. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch ....................................................... 87

11.1.1. Tính tổng trở phụ tải ............................................................................. 87
11.1.2. Tính đặc tính công suất khi ngắn mạch ................................................ 87
11.2. Đặc tính công suất sau ngắn mạch .............................................................. 90
11.3. Tính góc cắt và thời gian cắt ....................................................................... 93
11.3.1. Tính góc cắt .......................................................................................... 93
11.3.2. Tính thời gian cắt .................................................................................. 94
KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................. 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 98


PHẦN I
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC



Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

CHƯƠNG 1:
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
Trong công việc thiết kế lưới điện khu vực, 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
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 lưới điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp là hệ thống điện và nhà máy nhiệt
điện.
● Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn
- Điện áp trên thanh góp hệ thống: 110 kV
- Hệ số công suất trên thanh góp: cos = 0,85
- Để có thể vận hành lưới điện bình thường trong các trường hợp sự cố,
sửa chữa ta cần có sự liên kết giữa hệ thống điện và nhà máy để trao đổi công
suất khi cần thiết.
- Do HT có công suất vô cùng lớn nên ta chọn nút cân bằng công suất là
nút cơ sở về điện áp và không cần dự trữ công suất trong nhà máy điện, tức là
công suất tác dụng và công suất phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ HT.
● Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm 4 tổ máy:
- Công suất định mức: 4x50=200 MW
- Điện áp định mức: Uđm = 10,5 kV
- Hệ số công suất định mức: cos = 0,85
- Đối với nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sử dụng nhiên liệu than bột thì
công suất tự dùng chiếm (6 8)% công suất đặt của nhà máy. Chọn công suất tự
dùng Ptd = 8% Pđm.
- Đối với nhà máy NĐ máy phát làm việc ổn định khi công suất phụ tải P
70% Pđm, và máy phát phải ngưng làm việc khi công suất phụ tải P 30%
Pđm.

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

1


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

- Công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện nằm trong khoảng
(70 80)% Pđm.
1.1.2. Phụ tải
Nguồn điện cung cấp cho 9 phụ tải với các thông số cơ bản:
Bảng 1.1. Số liệu các phụ tải
Số liệu / Hộ phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Pmax
25
26
23
30
24
24
27
18
30
Pmin
14
17

14
19
15
15
22
10
22
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
cos
Điều chỉnh điện áp
KT
KT
KT
KT
T
T
KT
T
KT
Loại hộ phụ tải
I
I

III
I
I
I
I
I
I
Điện áp thứ cấp (kV)
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Trong hệ thống điện thiết kế có tất cả 9 phụ tải trong đó có 8 phụ tải loại I và 1
phụ tải loại III.
Phụ tải loại I (gồm các phụ tải 1,2,4,5,6,7,8,9) là phụ tải quan trọng cần được
cung cấp điện liên tục không bị gián đoạn khi sự cố, sửa chữa. Nếu bị gián đoạn sẽ gây
thiệt hại nghiêm trọng về an ninh quốc phòng, kinh tế, con người vì vậy các hộ phụ tải
loại I cần được cấp điện từ 2 nguồn hoặc có đường dây dự phòng, cụ thể là sử dụng
mạch vòng kín hoặc đường dây kép.
Phụ tải loại III (phụ tải 3) là phụ tải có độ quan trọng thấp việc mất điện không
gây ảnh hưởng nhiều tới kinh tế, con người vì vậy ta chỉ cần cấp điện cho phụ tải này
bằng 1 nguồn và sử dụng đường dây đơn.
Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:

̇

√
Với:
Ta có bảng thông số các phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

2


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

Bảng 1.2. Thông số các phụ tải
Hộ phụ
tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tổng

(MW)
25

26
23
30
24
24
27
18
30
227

̇
(MVA)
25+j12,1
26+j12,584
23+j11,132
30+j14,52
24+j11,616
24+j11,616
27+j13,068
18+j8,712
30+j14,52
227+j109,868

(MVA)
27,774
28,885
25,552
33,329
26,663
26,663

29,996
19,997
33,329
252,188

(MW)
14
17
14
19
15
15
22
10
22
148

̇
(MVA)
14+j6,776
17+j8,228
14+j6,776
19+j9,196
15+j7,26
15+j7,26
22+j10,648
10+j4,84
22+j10,648
148+j71,632

(MW)
15,554
18,887
15,554
21,108
16,665
16,665
24,441
11,11
24,441
164,425

1.2. Cân bằng công suất trong hệ thống điện
Đặc điểm của HTĐ là truyền tải tức thời điện năng từ nguồn tới hộ tiêu thụ và
không có khả năng tích trữ lại điện năng với một lượng lớn. Tính chất này xác định sự
đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng.
Tại từng thời điểm của chế độ xác lập của hệ thống, các nguồn điện phải phát ra
công suất đúng bằng công suất tiêu thụ, trong đó bao gồm cả tổn thất công suất trong
lưới điện.
Nếu không cân bằng được công suất trong hệ thống điện sẽ dẫn tới việc mất ổn
định điện áp và tần số trong hệ thống.
1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng
Công suất phát của các nhà máy trong hệ thống tại mỗi thời điểm phải bằng với
công suất của hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong mạng điện.
Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ
công suất nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong HTĐ là một
vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Sự cân bằng công suất tác dụng được thể hiện bằng phương trình cân bằng công
suất như sau:
∑

∑

∑

∑

∑

trong đó:
∑

– tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn;
– tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra;
– công suất tác dụng lấy từ hệ thống;

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

3


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

m – hệ số đông thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1);
∑
∑

– tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại;
– tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy ∑

= 5%

∑
– công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công
suất đặt của nhà máy;
– công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy Pdt = 10%
ΣPmax, đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát
lớn nhất đối với HTĐ không lớn. Bởi vì HTĐ có công suất vô cùng lớn, cho nên công
suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là
= 0.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.2 bằng:
∑
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
∑

∑

Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện bằng:

Vậy tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn có giá trị bằng:
∑
Ta có tổng công suất do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Như vậy, trong chế độ phụ tải cực đại, công suất tác dụng cần lấy từ hệ thống bằng:
∑
Do HTĐ có công suất vô cùng lớn, nên có khả năng điều chỉnh nhanh công suất
tác dụng. Vì vậy ta chọn HTĐ là nút cân bằng công suất, và cũng là nút cơ sở về điện

áp.
1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng
không chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng.
Công suất phản kháng có liên quan đến sự ổn định của điện áp. Nếu không cân
bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự 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 sẽ tăng, và
Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

4


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

ngược lại nếu ít hơn thì điện áp sẽ giảm. Do đó để đảm bảo chất lượng điện áp, cũng
như giảm thiểu tổn thất phải cân bằng công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện có dạng:

∑

∑

∑

∑

trong đó:

– tổng công suất phản kháng tiêu thụ;
– tổng công suất phản kháng do nhiệt điện phát ra;
– công suất phản kháng do hệ thống cung cấp;
m – hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1);
∑

– tổng công suất phản kháng của phụ tải trong chế độ cực đại;

∑
– tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây
trong mạng điện;
∑
– tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi
∑
tính sơ bộ có thể lấy ∑
∑
– tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong tính
∑
toán sơ bộ lấy ∑
– tổng công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện;
– công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, có hệ thống có công suất vô
cùng lớn nên
=0
Có tổng công suất phản kháng do nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Với
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp bằng:

Với
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định

theo bảng 1.2 bằng:
∑
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

5


Ñoà aùn toát nghieäp

∑

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

∑

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong các nhà máy điện bằng:

Với
Như vậy, tổng công suất tiêu thụ của mạng điện:
∑

∑

Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện phát ra bằng:

Có công suất phản kháng do 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.

1.3. Xác định chế độ làm việc của hai nguồn điện
Tổng công suất phát yêu cầu
Trong đó:
1.3.1. Xác định chế độ làm việc của nhà máy NĐ
● Trong chế độ làm việc cực đại
Cả 4 tổ máy cùng hoạt động và phát công suất kinh tế:

● Trong chế độ làm việc cực tiểu
Dự kiến trong chế độ này sẽ ngừng 1 tổ máy phát và 3 máy phát còn lại sẽ phát
với công suất kinh tế

● Trong chế độ sự cố
Trong chế độ này 1 tổ máy sẽ ngừng phát và 3 máy phát còn lại sẽ phát 100%
công suất định mức

1.3.2. Xác định chế độ làm việc của HT
● Trong chế độ làm việc cực đại

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

6


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

Tổng công suất phụ tải yêu cầu trong chế độ cực đại theo bảng 2.1 là:
∑

Tổn thất công suất trong hệ thống là
∑
Công suất yêu cầu của hệ thống là:
∑
Vậy công suất hệ thống cần cung cấp là:

● Trong chế độ làm việc cực tiểu
Tổng công suất phụ tải yêu cầu trong chế độ cực tiểu theo bảng 2.1 là:
∑
Tổn thất công suất trong hệ thống là
∑
Công suất yêu cầu của hệ thống là:
∑
Vậy công suất hệ thống cần cung cấp là:

● Trong chế độ sự cố
Tổng công suất phụ tải yêu cầu trong chế độ sự cố (giả sử công suất phụ tải là
cực đại) theo bảng 2.1 là:
∑
Tổn thất công suất trong hệ thống là
∑
Công suất yêu cầu của hệ thống là:
∑
Vậy công suất hệ thống cần cung cấp là:

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

7

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

Bảng 1.3. Sơ bộ phương thức làm việc của nhà máy và hệ thống

Nhà
máy
Hệ
Thống

Chế độ cực đại
Số tổ
P
Q
máy
MW MVAr
lv

Chế độ cực tiểu
Số tổ
P
Q
máy
MW MVAr
lv

160

99,2

4

120

74,4

94,35

58,497

-

51,4

31,868

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

Chế độ sự cố
P
MW

Q
MVAr

Số tổ
máy

lv

3

150

93

3

-

104,35

64,697

-

8


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

CHƯƠNG 2:
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
VÀ LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP
2.1. Đề xuất các phương án nối dây
Khi thiết kế một mạng điện phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.

Do đó việc thiết kế phải dựa theo một số nguyên tắc nhất định, nhằm thỏa mãn các yêu
cầu trên.
Việc thiết kế phải dựa trên sơ đồ địa lý, vị trí của các phụ tải và nguồn cung
cấp, phải đảm bảo đi dây đơn giản, nhưng vẫn đáp ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật.
2.1.1. Cơ sở lý thuyết
Để lựa chọn ra một phương án phù hợp đáp ứng được cả chỉ tiêu về kinh tế
cũng như kỹ thuật, ta sẽ vạch ra nhiều phương án nối dây khác nhau, làm thế nào để
không bỏ sót mất phương án nối dây tối ưu nhất. Thực ra không có một phương pháp
nhất định nào để lựa chọn sơ đồ nối dây của mạng điện. Một sơ đồ nối dây mạng điện
có thích hợp hay không là do rất nhiều yếu tố khác nhau quyết định, như là: vị trí phân
bố của phụ tải, mức độ yêu cầu về đảm bảo liên tục cung cấp điện, đặc điểm và khả
năng cung cấp điện của các nhà máy điện, vị trí phân bố giữa các nhà máy điện. Ngoài
ra cũng còn nhiều yếu tố phụ cũng ảnh hưởng đến kết cấu và vạch tuyến đường dây
của mạng, như các điều kiện về địa chất, khí tượng, thuỷ văn, địa hình, tình hình tổ
chức, quản lý, thi công...
● Một số yêu cầu thiết kế mạng điện
- Các sơ đồ mạng điện phải có chi phí nhỏ nhất.
- Đảm bảo độ tin cậy và chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
- Đảm bảo an toàn đối với người và thiết bị.
- Sơ đồ an toàn, linh hoạt trong vận hành, đáp ứng được khả năng phát triển của
mạng điện trong tương lai.
- Sơ đồ đi dây không được chồng chéo lên nhau.
- Tổn thất nhỏ.
● Yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện
- Đối với phụ tải loại I: phải được cung cấp điện từ hai nguồn độc lập, chỉ cho
ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng tự động nguồn dự trữ. Do đó phụ tải loại I
thường sử dụng đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

9


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

- Đối với phụ tải loại II: đa số các trường hợp cung cấp bằng hai đường dây
riêng biệt, hoặc đường dây kép. Các hộ tiêu thụ loại II cho phép ngừng cung cấp điện
trong thời gian nhân viên dự phòng đóng nguồn dự trữ.
- Đối với phụ tải loại III: được cung cấp điện từ đường dây đơn, cho phép
ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thay thế các phần
tử hư hỏng của mạng điện, nhưng không quá một ngày.
● Vị trí địa lý
Tùy theo vị trí các phụ tải mà trong các sơ đồ sẽ ưu tiên cung cấp điện đến phụ
tải nào trước. Đối với sơ đồ liên thông thì nguồn điện sẽ đi đến phụ tải ở gần hơn, công
suất lớn hơn trước.
2.1.2. Một số loại sơ đồ nối điện cơ bản

Hình 2.1: Một số sơ đồ nối điện cơ bản
a – Sơ đồ hình tia. b – Sơ đồ liên thông. c – Sơ đồ mạch vòng
a) Sơ đồ hình tia
Sơ đồ hình tia là sơ đồ mà các phụ tải đều được nhận điện trực tiếp từ nguồn.
● Ưu điểm:
- Độ tin cậy cung cấp điện khá cao (khi có sự cố ở một đường dây chỉ có phụ tải
ở đường dây đó bị ảnh hưởng, còn lại ít bị ảnh hưởng).
- Đơn giản, dễ tính toán và vận hành.
● Nhược điểm:
- Vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số thiết bị đóng cắt trên đường

dây lớn.
- Mức độ an toàn cung cấp điện thấp. Cho dù đường dây có hai lộ, mỗi lộ nằm
trên hai hàng cột cách nhau không xa thì khi bị sét đánh hay bị phá hoại trên một lộ
vẫn có thể làm mất điện toàn đường dây.
b) Sơ đồ liên thông
Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

10


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

Sơ đồ liên thông là sơ đồ mà trong đấy các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một
đường dây nối với nguồn.
● Ưu điểm:
- Vốn đầu tư rẻ do tổng chiều dài đường dây ngắn, và số thiết bị đóng cắt ít trong
trường hợp các phụ tải nằm gần nhau.
● Nhược điểm:
- Độ tin cậy không cao, thậm chí còn thấp do nếu gặp sự cố trên đường dây nối
với nguồn thì toàn bộ phụ tải bị ảnh hưởng. Để tránh nhược điểm này, người ta chia
đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên thiết kế, chỉnh định rơle phức tạp.
- Bị giới hạn công suất chuyền tải trên đường dây, tổng công suất không được
quá lớn.
c) Sơ đồ kiểu mạch vòng
Sơ đồ kiểu mạch vòng là sơ đồ với một nút chỉ có một đường dây đến và một
đường dây đi, tạo thành một mạch vòng khép kín.
● Ưu điểm:

- Mỗi phụ tải đều được nhận điện từ hai phía nên độ tin cậy cao.
- Vốn đầu tư có thể rẻ hơn do chiều dài đường dây ngắn, và là đường dây đơn,
số thiết bị đóng cắt ít.
● Nhược điểm:
- Tính toán và vận hành phức tạp.
- Thiết kế và chỉnh định rơle phức tạp.
- Khi gặp sự cố trên đường dây, tổn thất thường rất lớn, rất khó đảm bảo chất
lượng điện năng.
2.1.3. Các phương án thiết kế mạng điện
Để đưa ra 1 phương án cung cấp điện tối ưu cho toàn hệ thống ta sử dụng
phương pháp chia nhóm vì mạng điện cần thiết kế có vị trí các phụ tải và nguồn tạo
thành các nhóm độc lập, tách biệt nhau. Ta chia mạng điện thành 4 nhóm với phụ tải 4
là phụ tải liên lạc giữa NĐ và HT như sau:
- Nhóm I: gồm các phụ tải 1, 3 và HT
- Nhóm II: gồm phụ tải 2 và HT
- Nhóm III: gồm phụ tải 5, 6, 8 và NĐ
- Nhóm IV: gồm phụ tải 7, 9 và NĐ

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

11


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

Hình 2.1. Sơ đồ địa lý và cách chia nhóm các phụ tải
● Để tìm ra phương án tối ưu của từng nhóm ta sẽ đưa ra các phương án đi dây

của từng nhóm như sau:
- Nhóm I

Gồm phụ tải 1, 3 và HT trong đó phụ tải 1 là phụ tải loại I và phụ tải 3 là phụ tải
loại III. Ta có các phương án đi dây như sau

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

12


Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: Th. S Hoàng Thu Hà

Phương án A

Phương án B

Phương án C

Hình 2.2. Phương án đi dây cho nhóm I
Vì phụ tải số 3 là phụ tải loại III nên ta sẽ loại luôn phương án C
- Nhóm II

Gồm phụ tải 2 và HT trong đó phụ tải 2 là phụ tải loại I ta có 1 phương án đi
dây sau:

Hình 2.3 Phương án đi dây cho nhóm II

Sinh viên: Nguyễn Văn Tuynh
Lớp: Đ4 – H3

13