đồ án môn học lưới điện

Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước,ngành công nghiệp
nói chung và công nghệ sản xuất điện năng năng nói riêng có vai trò đặc biệt quan
trọng.Điện năng ngày càng trở thành nhu cầu thiết yếu của các ngành công nghiệp
cũng như đời sông sinh hoạt hàng ngày của người dân.
Ở nước ta hiện nay,một lực lượng đông đảo các cán bộ kỹ thuật trong và ngoài
ngành điện đang tham gia thiết kế lắm đặt các công trình điện.Việc quy hoạch thiết
kế mới và phát triển mạng điện là vấn đề cần nhận được sự quan tâm của ngành
điện nói riêng và cả nước nói chung.
Đồ án môn học lưới điện là sự chuẩn bị quan trọng cho các sinh viên ngành
hệ thống điện làm quen với các hệ thống cung cấp điện.Thông qua việc làm đồ án
giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học trong các môn lưới điện 1,lưới điện 2 và
các môn học khác để nghiên cứu thực hiện một nhiệm vụ tương đối toàn diện về
lĩnh vực sản xuất,truyền tải và phân phối điện năng.
Trong phạm vi của đồ án này trình bày về thiết kế môn học lưới điện. Đồ án gồm 7
chương :
Chương 1: Phân tích nguồn và phụ tải,tính toán cân bằng công suất
Chương 2: Đề xuất phương án nối dây và tính chỉ tiêu kỹ thuật
Chương 3 : Tính chỉ tiêu kinh tế và lựa chọn phương án tối ưu
Chương 4 :Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính
Chương 5: Tính toán chính xác phân bố công suất trong lưới điện
Chương 6 : Tính toán,hiệu chỉnh điện áp
1

Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Chương 7 : Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của thầy giáo TS Lê Thành Doanh và các
bài giảng của thầy trong trong chương trình môn học lưới I và lưới II cùng các tài
liệu của thầy cô trong khoa.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh
khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của
được hoàn thiện hơn.
Trong quá trình làm đồ án em được sự chỉ bảo nhiết tình của thầy cô trong bộ
môn đặc biệt là thầy giáo TS Lê Thành Doanh đã trực tiếp hướng dẫn em trên lớp.
Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô trong khoa và thầy Lê
Thành Doanh đã hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Hùng

2


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

Sơ đồ mặt bằng

S1
S2

NĐ
S3
S5
S4

3


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
CHƯƠNG 1:
1.1

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

Phân tích nguồn và phụ tải

Phân tích nguồn và phụ tải
•

Nguồn điện

Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như phương thức vận hành của
lưới điện hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí và tính chất của nguồn cung cấp điện.
Nguồn cung cấp điện cho các hộ phụ tải ở đây là một nguồn có công suất vô cùng
lớn, hệ số công suất của nguồn là cos = 0,88

Nguồn có công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay đổi về
biên độ dù xảy ra sự cố gì sau đó.
•

Phụ tải

Các phụ tải có thể được phân thành 3 loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện
năng liên tục:
Hộ loại I:Bao gồm các phụ tải quan trọng nhất ,khi có sự cố ngừng cung
cấp điện sẽ làm hỏng các thiết bị đắt tiền phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất
,gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân gây ảnh hưởng không tốt về chính trị
ngoại giao.Theo yêu cầu và độ tin cậy cung cấp điện nên các phụ tải loại I phải
được cung cấp điện từ 2 nguồn độc lập ,thời gian ngừng cung cấp điện cho các
phụ tải loại I chỉ được phép trong khoảng thời gian đóng tự động nguồn dự
trữ.Đường dây cung cấp điện cho phụ tải loại I phải là dây kép hoặc mạch vòng.
Hộ loại II: Bao gồm những phụ tải quan trọng nhưng đối với các phụ tải
này việc mất điện chỉ gây thiêt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất giảm sút
về số lượng sản phẩm máy móc và công nhân phải ngừng làm việc,phá vỡ các
hoạt động bình thường của đại đa số người dân.Do vậy mức đảm bảo cung cấp
điện an toàn và liên tục cho các phụ tải này phải dựa trên yêu cầu củ kinh tế
song đa số các trường hợp người ta thường cung cấp bằng đường dây đơn.
4


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Hộ loại III:Bao gồm các phụ tải không mấy quan trọng nghĩa là các phụ tải
mà việc mất điện không gây ra những hậu quả quá nghiêm trọng.Do vậy hộ phụ

tải loại này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho phép ngừng cung cấp điện
trong thời gian cần thiết để sữa chữa sự cố hay thay thế phần hư hỏng của mạng
điện nhưng không quá 1 ngày.
Tổng công suất của các hộ phụ tải ở chế độ cực đại là 163 MW, phụ tải cực tiểu
bằng 80% phụ tải cực đại.
Trong 5 hộ phụ tải thì có 4 hộ yêu cầu có mức đảm bảo cung cấp cao nhất hộ phụ
tải loại 1(1,3,4,5) nghĩa là không được phép mất điện trong bất cứ trường hợp nào,
vì mất điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng. Hộ phụ tải 2 có mức yêu cầu đảm bảo
cung cấp điện thấp hơn (hộ phụ tải loại 3 ) – là những hộ phụ tải mà mất điện
không gây hậu quả nghiêm trọng, chỉ thiệt hại về kinh tế.
Thời gian sử dụng công suất cực đại
•

Tmax

= 4800 (h)

Cân bằng công suất

Đặc điểm của ngành sản xuất điện năng là điện năng do các nhà máy điện trong hệ
thống sản xuất phải cân bằng với khả năng tiêu thụ của các phụ tải. Do vậy cân
bằng công suất nhằm ổn định chế độ vận hành của hệ thống.
Do ở đây ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn nên có thể đáp ứng được công
suất và chất lượng điện áp cho các phụ tải trong mọi trường hợp(kể cả trường hợp
sự cố xảy ra).Vì vậy, không cần cân bằng công suất.
1.2 Cân bằng công suất tác dụng
Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng
từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thẻ tích luỹ điện năng thành số
lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và
tiêu thụ điện năng.

Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn thất
công suất trong các mạng điện,nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa công
suất phát và công suất tiêu thụ.
Ngoải ra để hệ thống vận hành bình thường, cần phải có sự dự trữ nhất định
của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề
quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như phát triển của hệ thống điện.
Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:
5


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
∑PF =∑PYC = m∑Ppt +∑∆P +∑Ptd+∑Pdt (1.2.1)
Trong đó:
∑PF: Tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát.
∑Ppt: Tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải
∑∆P: Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện
∑Ptd: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện
∑Pdt: Tổng công suất dự trữ trong mạng điện
m: hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại
Một cách gần đúng ta có thể thay bằng công thức:
∑PF = ∑Ppt +15%∑Ppt. (1.2.2)
Theo bảng số liều vê phụ tải đã cho ở trên ta có:
∑PF =∑Pyc = 1.15*(30+20+35+40+38)=187.45 (MW)
Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ
ổn định.
1.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng
giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm.Sự cân bằng đòi
hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng, mà còn đối với cả công suất phản
kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại sự cân
bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến 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
trong mạng điện sẽ tăng ,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp trong
mạng sẽ giảm.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong
mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:
∑QF = ∑Qyc =m∑Qpt +∑∆Qb +∑QL -∑Qc +∑Qtd +∑Qdt (1.3.1)
Trong đó:
∑QF: Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra
∑Qyc: Tổng công suất yêu cầu của hệ thống
∑Qpt: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại
∑QL: Tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường
dây trong mạng điện.
∑Qc: tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây
sinh ra
∑∆Qb: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp
∑Qtd: tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
∑Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống.
m: hệ số đồng thời
Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu cầu trong
hệ thống bằng công thức sau đây:
∑Qyc = ∑Qpt + 15%∑Qpt
Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau
6

Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Q =P* tgφ (1.3.3)
Từ cosφ= 0.88 ta suy ra tgφ= 0.54
Ta có bảng số liệu sau:
bảng 1.3.1:công suất phản kháng của các phụ tải
Các hộ phụ tải
1
2
3
4
5
Qmax (MVAr)
16.2
10.8
18.9
21.6
20.54
Qmin (MVAr)
12.96
8.64
15.12
17.28
16.432
Áp dụng công thức 1.3.2 ta có
∑Qyc(max)= 1.15*(16.2+10.8+18.9+21.6+20.54) = 101.24 MVAr
Ta lại có: ∑QF = ∑PF *tgφ = 187.45 *0.54=102.22 MVAr

Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy tổng công suất phản kháng do nguồn
phát ra lớn hơn lượng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống.Vây ta không
phải tiến hành bù công suất phản kháng.
1.4Tổng hợp phụ tải
Bảng tổng hợp về phụ tải:
Phụ tải

Loại

Pmax

Pmin

Qmax

Qmin

Yêu cầu

hộ
1
3
1
1
1

(MW)
30
20
35

40
38

(MW)
24
16
28
32
30.4

(MVAR)
16.2
10.8
18.9
21.6
20.54

(MVAR)
12.96
8.64
15.12
17.28
16.43

dcd/ap
Kt
Kt
T
Kt
Kt

1
2
3
4
5

cos
Qmax = Pmax tan
Qmin = Pmin tan

CHƯƠNG 2:
2.1

Đề xuất phương án nối dây và tính chỉ tiêu kỹ thuật

Xây dựng các phương án nối dây

2.1.1 Đề xuất phương án
Thực tế thì một lưới điện khi thiết kế sẽ có nhiều phương án nối dây. Một sơ đồ nối
dây của mạng điện có thích hợp hay không là do nhiều yếu tố quyết định như phụ
7


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
tải lớn hay nhỏ,số lượng phụ tải nhiều hay ít, vị trí phân bố các phụ tải,mức độ
đảm bảo yêu cầu về cung cấp điện…vv. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho

các hộ phụ tải loại 1, cần phải đảm bảo độ dự phòng 100% trong mạng điện.Vì
vậy các hộ tiêu thụ loại 1có thể sử dụng đường dây hai mạch hay mạch vòng.Hộ
phụ tải loại 3 được cung cấp bằng đường dây một mạch.
Ta có thể đưa ra 3 phương án nối dây như sau:

8


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh
 Phương án 1:



S1
S2

NĐ
S3
S5
S4

9


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng

Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

 Phương án 2:

S1
S2
NĐ
S3
S5


S4

 Phương án 3:

10


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

S1
S2

NĐ

S3
S5
S4

11


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

2.1.2 Phân tích các phương án nối dây
Dự kiến các phương án: các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ
đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
cần thiết và chất lượng điện năng của các hộ tiêu thụ, thuận tiện, an toàn trong vận hành, khả
năng phát triển phụ tải và tiếp nhận phụ tải mới.
-

Các phương án được xây dựng, thiết kế trên sơ đồ phụ tải và trạm đặt cố định, được xây
dựng dựa trên các tiêu chí sau:
 Chi phí lắp đặt, xây dựng, vận hành nhỏ nhất.
 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
 Đảm bảo chất lượng điện năng.
 Thuận tiện, an toàn trong quá trình vận hành và bảo dưỡng.
 Có khả năng phát triển phụ tải trong tương lai, dễ dàng tiếp nhận thêm phụ tải

mới.
-

Phân tích các phương án
 Sơ đồ hình tia có ưu điểm là đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn

giản, các phụ tải không liên quan gì đến nhau. Khi sự cố xảy ra trên một
đường dây thì các phụ tải còn lại sẽ không bị ảnh hưởng và tổn thất cũng
nhỏ hơn sơ đồ liên thông.
Tuy vậy, sơ đồ hình tia có nhược điểm là khảo sát, thi công, thiết kế mất
nhiều thời gian và tốn nhiều chi phí.


Sơ đồ liên thông có ưu điểm thiết kế, khảo sát, thi công thuận tiện, giảm chi
phí về công so với sơ đồ hình tia cũng như về chi phí xây dựng đường dây.

 Mạng kín có ưu điểm là đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, khả năng vận

hành linh hoạt, tổn thất thường thấp. Nhược điểm là bố trí bảo vệ Rơle và tự
động hóa phức tạp cũng như trong vận hành. Khi xảy ra sự cố tổn thất có
thể lớn.
-

Các định hướng kĩ thuật cơ bản.
12


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Do khoảng cách giữa nguồn và phụ tải lớn nên ta dùng đường dây trên không để

cung cấp điện. Và để đảm bảo độ bền cơ học, ta dùng loại dây AC để truyền tải,
còn cột ta sử dụng cột thép. Khi chọn MBA cho các trạm hạ áp của các hộ phụ tải
thì đối với hộ loại 1 ta sẽ sử dụng 2 MBA làm việc song song, còn hộ loại 3 ta chỉ
sử dụng 1 MBA làm việc.
2.2

Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

2.2.1 So sánh các phương án về mặt kỹ thuật
Lựa chọn cấp điện áp:
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, cũng
như các đặc tính kỹ thuật của mạng điện
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất phụ tải, khoảng cách
giữa nguồn và phụ tải, 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 được xác định gần đúng theo công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện.
Ta sử dụng công thức Still để chọn điện áp của đường dây.
U = 4,34 ×

L +16 × P

(kV)

Trong đó: L là khoảng cách truyền tải [km]
P là công suất tác dụng mà dây truyền tải [MW]
Tính toán tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện
Ftt =

I max
J kt

[mm2]

Trong đó:

I max
J kt

- dòng điện chạy trên đường dây (A) khi phụ tải cực đại.

- mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2. Với dây AC và

Tmax =4800h thì

J kt

= 1,1 A/mm2.
13


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được xác định theo công
thức:
I max =

S max
× 10 3

n × 3 × U đm

(A)

Trong đó: n – số mạch của đường dây (đường dây một mạch n=1, đường dây hai mạch
n=2 ).

U đm
Smax

- là điện áp định mức của mạng điện, kV.
- là công suất trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA.

Dựa vào tiết diện tính được theo công thức trên, tiến hành chọn tiết diện chuẩn gần nhất
và kiểm tra các điều kiện về phát nóng dây dẫn ở chế độ bình thường và sự cố
Để đảm bảo đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải có
điều kiện sau:

I sc ≤ I sccp

Trong đó:

I sccp

I sc

[A]

- dòng điện chạy trên đường dây khi sự cố, [A]

- dòng điện cho phép của dây dẫn khi gặp sự cố ,[A]
Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện.

Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hành bình thường
Được xác định theo công thức:
∆U bti =

Pi × Ri + Qi × X i
× 100
2
U đm

[%]

Trong đó:
P,
i Qi

- công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây thứ i.[MW],

[MVAr]
14


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Ri , X i
- điện trở và điện kháng của đường dây thứ i.[Ω]

Khi tính sơ bộ, có thể chấp nhận tổn thất điện áp từ 5 ÷ 10% trong
chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và 20 ÷ 25%
trong chế độ sự cố
max
∆U bt
% = 10 ÷ 15%
max
∆U sc
% = 20 ÷ 25%

2.2.2 Tính toán phân bố công suất sơ bộ và chọn cấp điện áp,tiết diện dây dẫn cho từng
phương án
 Phương án 1:

S1
S2

NĐ
S3
S5
S4
1.Sự phân bố công suất trong mạng:

Đoạn đường dây

Công suất (MVA)

Chiều dài (km)

N1

30+j16.2

60

15


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
N2

GVHD:T.s Lê Thành Doanh
20+j10.8

50

N3

35+j18.9

41

N4

40+j21.6

63.45

N5

38+j20.54

50

2. Chọn cấp điện áp:

Điện áp tính toán trên các đoạn đường dây theo công thức gần đúng
U = 4,34 ×

L +16 × P

(kV)

Bảng tính toán điện áp trên các đoạn
Đoạn

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

(km)

toán Utt (kV)

N1
N2

N3
N4
N5

(MVA)
30+j16.2
20+j10.8
35+j18.9
40+j21.6
38+j20.54

60
50
41
63.45

100.85
83.48
106.39
115.108

50

111.32

Uđm (kV)

110

Kết luận: theo tính toán ở trên ta chọn cấp điện áp là

Uđm = 110 kV để truyền tải là hợp lí.
3. Chọn tiết diện dây cho từng đoạn:

Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây
dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC). Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn
được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là:

Fkt =

I max
J kt

(2.2)

Trong đó:
Imax : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A;
Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2
Với dây AC và Tmax =4800h ta tra bảng có được :
Jkt = 1.1A/mm2
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức:
16


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

I max =

S max

*103
n * U dm 3

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

A (2.3)

Trong đó:
n: số mạch của đường dây
Uđm: điện áp định mức của mạng điện, kv
Smax: công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA
Đối với các đường dây trên không, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép
≥

cần phải có tiết diện F 70 mm2
Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương án 1
Đoạn N-1
∗

S

= 30+j16.2 MVA
30 2 + 16.2 2
Im ax =
*10 3 = 89 .46 A
2 3 *110

Fkt =

89 .46

= 81 .33mm2
1.1

Ta chọn Ftc= 95 mm2
Sự cố nguy hiểm nhất là đứt một đoạn đưòng dây, khi đó dòng điện sự cố sẽ gấp đôi giá trị của
dòng điện trong chế độ vận hành bình thường.
Tiết diện đã chọn sẽ thoả mãn nếu dòng điến sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho phép
Isc ≤ k*Icp (2.5)
Trong đó:
Isc: Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố nặng nề
nhất.
(Isc=2*Imaxi)
Icp: Dòng điện cho phép ứng với kiểu dây dẫn đã chọn
•

Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại để chọn tiết diện dây dẫn

Kết quả tính tất cả các thông số của các đường dây trong mạng điện cho ở bảng sau:
Đường

S (MVA)

I bt

I sc

Ftt

(A)

(A)

(mm2)

dây
N1
N2

30+j16.2
20+j10.8

N3

35+j18.9

89.48

178.95

81.34

119.3
104.39

0
208.78

108.45
94.90

17

Kiểu
dây dẫn
AC-95
AC120
AC-95

I cp
(A)
330
380
330


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
N4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

40+j21.6

N5

32+15.488j

119.30

238.60

108.45

113.36

226.72

103.05

AC120
AC120

380
380

Bảng thông số đường dây:
Đoạn

Chiều

đường

dài

dây

(km)

N1

60

N2

50

N3

41

N4

63.45

N5

50

Kiểu
dây dẫn

R(Ω)

x0(Ω/k

b0 × 10 −6

r0(Ω/km)

m)

(S/km)

0.33

0.423

2.69

0.27

0.415

2.74

0.33

0.423

2.69

0.27

0.415

2.74

0.27

0.415

2.74

AC-95
AC-120
AC-95
AC-120
AC-120

X(Ω)

B
× 10 − 4
2

(S)
19.8

25.38

13.5

20.75

13.53

17.34

17.13

26.33

13.5

20.75

0.807
0.66
0.55
0.87
0.68

4. Tính tổn thất điện áp khi làm việc bình thường và khi có sự cố:
Ta có công thức tính tổn thất điện áp

∆U %

:

∆U % =

Pi .Ri + Qi . X i
.100
2
U dm

P ,Q :là công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn đường dây.
R ,X :là điện trở và điện kháng của đoạn đường dây.
Khi đường dây kép bị sự cố thì tổn thất điện áp trên đoạn đó sẽ gấp đôi

•

Xét đoạn N-1

-

Lúc bình thường:

∆U N −1bt =
-

Khi sự cố xảy ra

30 * 0.33 * 50 + 12.96 * 0.429 * 50
*100 = 3.19%
2
2 *110

∆U scN 1 % = 2 × ∆U N 1 % = 8,5(%)
18


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Tính toán hoàn toàn tương tự cho các đoạn còn lại
Ta có bảng tổn thất điên áp (%):
Đoạn đường dây
N1

N2
N3
N4
N5
Điều kiện

Lúc bình thường

Khi sự cố

4.15
8.31
2.04
0
3.31
6.62
5.18
10.36
3.88
7.76
cp
cp
∆Ubt % ≤ 10% ÷ 15% ∆Usc % ≤ 20%÷ 25%

Từ các kết quả ở bảng trên, nhận thấy tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình
thường bằng :
∆U max bt % = 5.18(%)

Tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi đứt đoạn một lộ trong mạch N-4:
∆U max bt % = 10.36(%)

 Phương án 2:

S1
19


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

S2
NĐ
S3
S5
S4



1.Sự phân bố công suất trong mạng:
Ta có bảng sau:
Đoạn đường dây
N1
1-3
N3
N4
N5

Công suất (MVA)
50+j27.0
20+j10.8
35+j18.9
40+j21.6
38+j20.54

Chiều dài (km)
60
36.05
41
63.45
50

2. Chọn cấp điện áp:

Điện áp tính toán trên các đoạn đường dây tính toán theo công thức gần đúng ở phương án 1, ta
được bảng sau:
Đoạn

Công suất

Chiều dài

Điện áp tính

(km)

toán Utt (kV)

N1
N3
N4
N5
52

(MVA)
50+j27.0
20+j10.8
35+j18.9
40+j21.6
38+j20.54

60
36.05
41
63.45
50

Kết luận: theo tính toán ở trên ta chọn cấp điện áp là
Uđm = 110 kV
20

101.42
111.51
110.3
127.72
82.1

Uđm(kV)

110


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
3. Chọn tiết diện dây cho từng đoạn:

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên không. Các dây
dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC). Đối với mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn
được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là:

Fkt =

I max
J kt

(2.2)

Trong đó:
Imax : dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A;
Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm2
Với dây AC và Tmax =4800h ta tra bảng có được :
Jkt = 1.1A/mm2
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính bằng công thức:

I max =

Smax
*103
n *U dm 3

A (2.3)

Trong đó:
n: số mạch của đường dây
Uđm: điện áp định mức của mạng điện, kv
Smax: công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA
Đối với các đường dây trên không, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép
≥

cần phải có tiết diện F 70 mm2
Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương án 2
Đoạn N-1
∗

S

= 50+j27 MVA
50 2 + 27 2
Im ax =
*10 3 = 149.13 A
2 3 *110

Fkt =

149.13

= 135.57 mm2
1.1

Ta chọn Ftc= 95 mm2
Sự cố nguy hiểm nhất là đứt một đoạn đưòng dây, khi đó dòng điện sự cố sẽ gấp đôi giá trị của
dòng điện trong chế độ vận hành bình thường.
Tiết diện đã chọn sẽ thoả mãn nếu dòng điến sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho phép
Isc ≤ k*Icp (2.5)
Trong đó:
21


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
GVHD:T.s Lê Thành Doanh
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
Isc: Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố nặng nề
(Isc=2*Imaxi)
Icp: Dòng điện cho phép ứng với kiểu dây dẫn đã chọn
•

nhất.

Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại để chọn tiết diện dây dẫn

Kết quả tính tất cả các thông số của các đường dây trong mạng điện cho ở bảng sau:
→ Thỏa mãn.
•

Các mạch hình tia thì tính tương tự như phương án 1

Bảng chọn dây dẫn
Đường

S (MVA)

dây
N1
N3
N4
N5
52

I bt

I sc

Ftt

Ftc

(A)

(A)

(mm2)

(mm2)
185
120
95

120
120

149.13
119.30
104.39
119.30
113.36

31+15.004j
39+18.876j
37+17.908j
51+24.684j
19+9.196j

298.25
0
208.78
238.60
226.72

135.57
108.45
94.90
108.45
103.05

I cp

(A)

510
380
330
380
330

4. Tính tổn thất điện áp khi làm việc bình thường và khi có sự cố:
Ta có công thức tính tổn thất điện áp

∆U %

:

∆U % =

Pi .Ri + Qi . X i
.100
2
U dm

Bảng thông số đường dây:
Đoạn

Chiều

Loại

R(Ω)
b0 × 10

đường

dài

dây

dây

(km)

N1

60

AC-185

0.17

0.406

1-2

36.05

AC-120

0.27

0.415

2.74

N3

41

AC-95

0.33

0.423

2.69

N4

63.45

AC-120

0.27

0.415

2.74

r0(Ω/km) x0(Ω/km)

22

X(Ω)

−6

(S)

(S/km)
2.8

B
× 10 − 4
2

10.20

24.36

0.84

9.73

14.96

0.49

13.53

17.34

0.55

17.13

26.33

0.87


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4
N5

AC-120

50

•

Xét mạch liên thông N-1-2

-

Lúc bình thường
∆U ==
=

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

0.27

0.415

2.74

13.5

20.75

0.685

PN 1 * R N 1 + Q N 1 X N 1 P12 * R12 + Q12 X 12
+
U đm
U đm

50 * 10.2 + 27 * 24.36 20 * 9.7 + 10.8 * 14.9
+
110
110

-

=13.8 kv
∆U N 12 % =

-

∆U N 12
13.8

X 100 =
X 100 = 12.54%
U đm
110

Khi sự cố xảy ra

Đứt một lộ N-1:
∆U Nsc12 = 2 x∆U N 1 + ∆U 12 = 24.45(kv )

∆U Nsc12 % =

•

∆U Nsc12 24.45
=
x110 = 22.2%
U đm
110

Các đoạn hình tia tính tương tự như phương án 1:
Bảng tổn thất điên áp (%):
Đoạn đường dây

Lúc bình thường

N3
N4
N5

23

Khi sự cố

6.62

6.62

10.36

10.36

7.76

7.76


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh

N12

12.54

Điều kiện

22.2

∆Ubtcp % ≤ 10% ÷ 15%

∆Usccp% ≤ 20%÷ 25%

Từ các kết quả ở bảng trên, nhận thấy tổn thất điện áp cực đại trong chế độ vận hành bình
thường bằng :
∆U max bt % = 12.54(%)

Tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi đứt một lộ N-5 trong mạch liên thông N-5-2:
∆U max sc % = 22.2(%)
 Phương án 3

S1
S2

NĐ
S3
S5
S4

24


Đồ án:Thiết kế môn học lưới điện
Sv:Phạm Văn Hùng
Lớp: C12H4

GVHD:T.s Lê Thành Doanh


1) Phân bố công suất trong mạng điện

Xét phân bố công suất trong mạch vòng N-1-5:



Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-4 bằng

SN4 =

S 3 xl N 3 + S 4 x (l N 4 + l 34)
l N 3 + l N 4 + l 34

=

(35 + j18.9) x 41 + (40 + j 21.6) x (63.45 + 44.7)
44.7 + 41 + 63.45


=38.6+j20.85 MVA






Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-3bằng:



S N −3 =

S N 3 * (l 4−3 + l3− N ) + S 4 * l N 4 (35 + j18.9) * ( 44.7 + 41) + (40 + j 21.6) * 63.45
=
l N −4 + l 4−1 + l1− N
44.7 + 41 + 63.45

= 37.12 + j 20.04MVA
 Công suất chạy trên đoạn đường dây 3-4 bằng:
 S43= SN-3 – S3 = (37.12+j20.04) –(35+j18.9) =2.12+j1.14 MVA


 Suy ra nút 3 là điểm phân công suất chung của mạch vòng N-3-4


 Bảng phân bố công suất trên các đoạn đường dây:
 Đoạn đường

dây







 Công suất

N1

N2
N3
N4
N5

(MVA)
 30+j16.2
 20+j10.8
 35+j18.9
 40+j21.6
 38+j20.54

3-4

 2.12+j1.14

 Chiều dài

(km)
 60
 50
 41
 63.45
 50
 44.7


2) Chọn cấp điện áp cho mạng điện
 Ta sử dụng công thức tính toán gần đúng điện áp ở phương án 1
 Bảng chọn điện áp định mức cho mạng điện

25