Thiết kế mạng lưới điện khu vực gồm 1 nguồn điện và một số phụ tải khu vực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÔN HỌC
Họ và tên sinh viên
Lớp
Ngành

: Nguyễn Tiến Bình
:
Đ4 – H1
: Hệ thống điện

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
GỒM 1 NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC
I - SỐ LIỆU CHO BIẾT:
Sơ đồ mặt bằng vị trí các nguồn điện và các phụ tải được cho như hình vẽ:
Tỉ lệ: 1 đơn vị = 10 km
1

2

N

3

6
4

5

1. Nguồn N
Hệ thống có công suất vô cùng lớn

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

2. Phụ tải:
Phụ
tải
1
2
3
4
5
6

Thuộc
hộ
loại
I
II
III

II
II
III

Smax
(MVA)
37
45
50
30
38
36

Smin
cosϕ
(MVA)
24
22
24
18
22
25

0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85

Tmax

UH
(kV)

5000
5000
5000
5000
5000
5000

22
22
22
22
22
22

Yêu cầu
điều chỉnh
điện áp
KT
KT
T
KT
KT
T

Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy 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 hộ tiêu thụ (trạm hạ thế): Pmin = 70% Pmax ; Tmax = 5000 giờ
Giá điện năng tổn thất: 700 đ/kWh. Giá thiết bị bù là 150.000 đ/kVAr

II – NỘI DUNG PHẦN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Cân bằng công suất, lựa chọn phương án hợp lý
Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.
Giải tích các chế độ của hệ thống điện.
Tính toán bù CSPK.
Tính toán điều chỉnh điện áp tại các nút
Tính toán giá thành tải điện.

LỜI NÓI ĐẦU
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng

lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công
nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng một vai trò vô cùng quan trọng.
Điện năng là điều kiện tiên quyết cho việc phát triển nền công nghiệp cũng như các
ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và
việc sản xuất điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc
truyền tải điện, cung cấp điện cũng như phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải
được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lí về kĩ thuật cũng như về kinh tế.

Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong
việc thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm nguồn và sáu phụ tải. Nhìn
chung, phương án được đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một
mạng điện.
Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu sót,
em rất mong thầy cô trong bộ môn góp ý để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Ngọc Trung đã giúp
em hoàn thành đồ án môn học này.

Hà Nội,tháng 06 năm 2009
Sinh viên: Nguyễn Viết Cường
CHƯƠNG I:

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ
------------o0o-----------A.PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
I. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1. Nguồn công suất vô cùng lớn
Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có công suất lớn hơn rất nhiều lần so với công
suất phụ tải (thường từ 5-7 lần). Trong đó mọi sự biến đổi của phụ tải thì điện áp trên
thanh góp của nguồn không đổi

2. Phân tích phụ tải

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Phụ
tải

Thuộc
hộ loại

1
2
3
4
5

6

I
I
I
III
I
I

Thiết kế lưới điện khu vực

Smax
Smin
cosϕ
(MVA) (MVA)
37
45
50
30
38
36

24
22
24
18
22
25

0.85

0.85
0.85
0.85
0.85
0.85

Tmax

UH
(kV)

5000
5000
5000
5000
5000
5000

22
22
22
22
22
22

Yêu cầu
điều chỉnh
điện áp
KT
KT

KT
T
KT
KT

+ Hộ phụ tải loại I gồm 6 hộ: 1,2,3,5,6 là những phụ tải quan trọng có yêu cầu cung
cấp điện liên tục. Nếu xảy ra hiện tượng mất điện sẽ gây hậu quả và thiệt hại nghiêm
trọng về an ninh, chính trị. Vì vậy phải có dự phòng chắc chán. Mỗi phụ tải phải được
cấp điện bằng ít nhất 2 mạch, để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất
lượng điện năng ở mọi chế độ vận hành.
+ Hộ phụ tải loại III là hộ 4. Là hộ phụ tải ít quan trọng hơn vì vậy để giảm chi phí
đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một mạch đơn.
S=

P
Cosϕ

; Q = P.tgϕ = S.sinϕ

Ta có bảng số liệu:
Phụ tải
Điện áp thứ cấp
Loại hộ phụ tải
Yêu cầu ĐCĐA
Smax (MVA)
Smin (MVA)
Cos
Pmax (MW)
Pmin (MW)
Qmax (MVAr)

Qmin (MVAr)

1
22.000
I
KT
37.000
24.000
0.850
31.450
20.400
19.499

2
22.000
I
KT
45.000
22.000
0.850
38.250
18.700
23.715

3
22.000
I
KT
50.000
24.000

0.850
42.500
20.400
26.350

4
22.000
III
T
30.000
18.000
0.850
25.500
15.300
15.810

5
22.000
I
KT
38.000
22.000
0.850
32.300
18.700
20.026

6
22.000
I

KT
36.000
25.000
0.850
30.600
21.250
18.972

12.648 11.594 12.648

9.486

11.594 13.175

II – CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Do nguồn có công suất vô cùng lớn nên có thể đáp ứng đầy đủ về mặt công suất và
chất lượng điện áp cho tất cả các phụ tải điện.

B. DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN
TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

I.Phương pháp tính toán chung
1.Lựa chọn cấp điện áp định mức cho lưới điện
Lựa chọn điện áp định mức là một vấn đề quan trọng trong quá trình thiết kế mạng
điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện như
vốn, đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành,…
Điện áp định mức của mạng điện được phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất các
phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nguồn cấp, vị trí tương đối giữa các phụ tải
với nhau, phụ thuộc vào sơ đồ của mạng điện thiết kế. Như vậy, chọn điện áp định
mức của mạng điện được xác định chủ yếu bằng các điều kiện kinh tế. Điện áp định
mức của mạng điện cũng có thể được xác định đồng thời với sơ đồ cung cấp điện
hoặc theo giá công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải công suất trên mỗi đoạn
đường dây trong mạng điện.
Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:
+ Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

7


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

+ Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia
+ Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất
Có thể tính toán được công thức điện áp định mức theo công thức thực nghiệm
sau:
U i = 4,34. l i + 16 Pi (kV)
Trong đó:
Pi : công suất truyền trên đoạn đường đường dây thứ i (MW)
Li : chiều dài đoạn đường dây thứ i (km)
2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Chọn tiết diện dây dẫn của mạng điện thiết kế được tiến hành có chú ý đến các chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật, khả năng tải của dây dẫn theo điều kiện phát nóng trong các
điều kiện sau sự cố, độ bền cơ của các đường dây trên không và các điều kiện tạo
thành vầng quang điện.
Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép, loại dây này dẫn điện tốt lại đảm bảo được
dộ bền cơ, do đó được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Vì mạng điện thiết kế là mạng
điện 110KV, có chiều dài lớn nên tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh
tế ( JKT).

FKT =

I max
J KT

Với :
FKT – tiết diện dây dẫn được tính theo đường dây thứ i
Imax – dòng điện chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại, A
JKT – mật độ dòng kinh tế, phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất lớn nhất và
loại dây dẫn (A/mm2 ), ta có Jkt = 1,1 ( A/mm2 ).
Đối với đường dây đơn : I max =

Đối với đường dây kép:

I max

Smax
× 103 ( A)
3 × U dm
Smax
=
×103 ( A)
2 3 × U dm

* Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng
dây dẫn:
- Theo điều kiện vầng quang: đối với cấp điện áp 110 kV, để đảm bảo không
phát sinh vầng quang thì dây dẫn phải có tiết diện F ≥ 70 mm 2. Điều kiện này được
phối hợp với độ bền cơ học.
- Theo điều kiện phát nóng dây dẫn: Sự cố dùng để kiểm tra điều kiện kỹ thuật
với lộ kép là khi đứt một nhánh trong lộ kép của đường dây, còn với mạch vòng thì ta
phải xét đến sự cố xảy ra trên các nhánh.
Kiểm tra điều kiện phát nóng dòng điện làm việc trên dây dẫn khi xảy ra sự cố
phải thỏa mãn điều kiện: Isc ≤ 0,8.Icp
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Icp: là giá trị dòng điện tải cho phép đặt ở ngoài t
Isc: là giá trị dòng điện trên đường dây khi xảy ra sự cố.
3.Tổn thất điện áp trong lưới điện:
Tổn thất điện áp lúc bình thường và khi sự cố của mạng là tổn thất điện áp lớn
nhất từ nguồn tới phụ tải khi phụ tải cực đại bình thường và phụ tải cực đại sự cố. Và
được xác định theo công thức:
∆U% =

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

Trong đó:
Pi, Qi :công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i.
Ri, Xi :điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i.
Chú ý rằng tổn thất điện áp chỉ tính cho phạm vi 1 cấp điện áp và ta sẽ tính tổn
thất điện áp cực đại lúc bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất, các trị số của
tổn thất điện áp phải thoả mãn các yêu cầu sau:
Đối với trường hợp dùng máy biến áp thường:
∆Umaxbt ≤ 10%
∆Umaxsc ≤ 20%
Đối với truường hợp dùng mba điều áp dưới tải thì:
∆Umaxbt ≤ 15-20%
∆Umaxsc ≤ 20-25%

II.Tính toán chi tiết cho từng phương án
1.Phương án I:
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

a/Lựa chọn cấp điện áp vận hành:
Để thuận tiện cho tính toán, ta chỉ lựa chọn điện áp cho một phương án và lấy kết
quả đó dùng cho các phương án còn lại.
Trong bản thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính:
(kV)
U i = 4,34. li + 16Pi
UN-1 = 4,34. 46.648 + 16.31,45 = 101.770 kV
Tương tự cho các nhánh còn lại ta có kết quả cho trong bảng:
Đường dây
Smax(MW)
Pmax(W)
Li(km)
Ui(kV)
N-1
31,45+j19,50
31,45
46,65
101.77
N-2
38,25+j23,72
38,25
46,65

111.38
N-3
42,50+j26,35
42,50
32,00
115.81
N-4
25,50+j15,81
25,50
50,60
92.94
N-5
32,30+j20,03
32,30
40,00
102.41
N-6
30,60+j18,98
30,60
24,00
98.36

Udm(kV)
110
110
110
110
110
110

Nhận xét: Từ bảng kết quả trên ta thấy hầu hết các giá trị điện áp tính cho từng đoạn
đều nằm trong khoảng (60-110) kV. Để đảm bảo cho toàn mạng ta chọn điện áp
chung cho các phương án là cấp 110 kV.( Áp dụng cho các phương án sau)

b/Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Dòng trên mỗi đoạn đường dây được tính theo công thức:
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

10


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

I=

S
× 103 (A)
n. 3.U dm

Dòng điện chạy trong nhánh N-1 :
IN-1 =

PN2− 2 + QN2 − 2
2. 3.U dm

× 103 =

31.452 + 19.52

2. 3.110

× 103 = 97.11 ( A)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:
FN −1 =

I N −1 max 97.11
=
= 88.28 (mm2)
J kt
1,1

Tương tự tính toán ở trên ta có bảng kết quả sau:
Đường
dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6

Số mạch

Pi(MW)

Qi(MVAr)

Imax(A)

Ftti(mm2)

Ftc(mm2)

Icp(A)

2
2
2
1
2
2

31.45
38.25
42.50
25.50
32.30
30.60

19.50
23.72
26.35
15.81
20.03
18.98

97.11
118.11

131.23
157.48
99.74
108.19

88.28
107.37
119.30
143.16
90.67
85.91

AC - 95
AC - 120
AC - 120
AC - 150
AC - 95
AC - 120

330
380
380
445
330
380

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong lộ kép
của đường dây hai mạch. Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai lần so với dòng điện
của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố.

Đoạn N-1: IscN-1 = 2.ImaxN-1 = 2.97.11=194.22 (A)
Tương tự cho các đoạn N-2 đến N-6:
Đường dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6

Số mạch
2
2
2

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

1
2
2

Isc (A)
194.22
236.22
262.46
314.96
199.48
189.00

Khc.Icp (A)

304
264
304
304
264
356

11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây thoả mãn điều
kiện phát nóng cho phép khi dây có sự cố.
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các thông số đơn vị
của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B/2 trong sơ
đồ thay thế hình π của các đường dây theo các công thức sau:
Đường dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6

Số mạch
2
2

2
1
2
2

Li(km)
46.648
46.648
32
50.596
40
24

R=

Dây dẫn
AC - 95
AC - 120
AC - 120
AC - 150
AC - 95
AC - 120

R0(Ω)
0.33
0.27
0.27
0.21
0.33
0.27

X0(Ω)
0.429
0.423
0.423
0.416
0.429
0.423

R(Ω)
7.70
6.30
4.32
10.63
6.60
3.24

X(Ω)
10.01
9.87
6.77
21.05
8.58
5.08

1
1
r0 × L ; X = x0 × L
n
n

Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành bình thường
và khi sự cố:
* Xét khi mạng điện làm việc bình thường:
Tính tổn thất điện trên các nhánh áp dụng công thức:
∆U i % =

Pi .Ri + Qi X i1
× 100%
2
U dm

Đoạn N-1: SN-1 = S1 = 31.45+j19.499 (MVA)
∆U btN −1 % =

PN −1 .R N −1 + QN −1 X N −1
31.45.7.7 + 19.5.10.01
× 100% =
× 100% = 3.61%
2
U dm
110 2

* Xét khi mạng điện có sự cố:

∆U scN −1 % = 2∆U btN −1 % = 2.3.61 = 7.23%

Tính tương tự cho các đoạn còn lại, kết quả cho trong bảng sau:
Đường dây

Số mạch

N-1
N-2
N-3
N-4
N-5

2
2
2
1
2

Pi
(MW)
31.45
38.25
42.50
25.50
32.30

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

Qi
(MVAr)
19.50
23.72
26.35
15.81

20.03

R(Ω)

X(Ω)

∆Ubt%

∆Usc%

7.70
6.30
4.32
10.63
6.60

10.01
9.87
6.77
21.05
8.58

3.61
3.92
2.99
4.99
3.18

7.23
7.85

5.98
6.36
12


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

N-6

2

36.60

Thiết kế lưới điện khu vực

18.97

3.24

5.08

1.62

3.24

- Tổn thất điện áp lớn nhất lúc bình thường trên nhánh N-4 là:
∆ U max bt % = ∆ U btN − 4 % = 4.99% < 10% .
Thoả mãn điều kiện tổn điện áp cho phép lúc bình thường.
- Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố:
∆U max sc % = ∆U btN −2 % = 7,85% < 20%

Kết luận: Vậy phương án I thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

13


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

2.Phương án II

a/Điện áp vận hành:
Để thuận tiện cho tính toán, ta sử dụng các kết quả tính toán được từ phương án
trước để tính toán thay thế cho các thông số của các phương án tiếp theo:
Trong bản thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính:
U i = 4,34. l i + 16 Pi

(kV)

Xét đoạn N-3:
S N −3 = S 3 + S 4 = (42.5 + j 26.35) + (25.5 + j15.81)

= 68+ j42.16 MVA
LN-3 = 32 km
U N −3 = 4,34 32 + 16.68 = 145.244 kV

Xét đoạn 3-4:

S 3− 4 = S 4 = 25.5 + j15.81 MVA

L3-4 = 22.627 km
U 3− 4 = 4,34 22.627 + 16.25.5 = 90.06 kV

Xét đoạn N-6:
S N −6 = S 5 + S 6 = (32.3 + j 20.26) + (30.6 + j18.972)

= 62.9+ j39.232 MVA
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

14


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

LN-6 = 24 km
U N −6 = 4,34 24 + 16.62,9 = 139.31 kV

Xét đoạn 5-6:
S 5− 6 = S 5 = 32.3 + j 20.026 MVA

L3-4 = 25.298 km
U 3− 4 = 4,34 25.298 + 16.32.3 = 101.05 kV

Tính tương tự cho các đoạn còn lại, ta có bảng sau:
Đường dây
N-1

N-2
N-3
3-4
N-6
6-5

Smax(MW)
Pmax(W)
31.45+j19.499
31.45
38.25+j23.715
38.25
68+j42.16
68
25.5+j15.81
25.5
62.9+j39.232
62.9
32.3+j20.026
32.3

Li(km)
46.648
46.648
32
22.627
24
25.298

Ui(kV)

101.77
111.38
145.24
90.06
139.31
101.05

b/Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Dòng trên mỗi đoạn đường dây được tính theo công thức:

I=

S
× 103 (A)
n. 3.U dm

Dòng điện chạy trong nhánh N-2 :
IN-1 =

PN2− 2 + QN2 − 2
2. 3.U dm

× 103 =

31.452 + 19.52
2. 3.110

× 103 = 97.11 ( A)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:

FN −1 =

I N −1max 97.11
=
= 88.28 (mm2)
J kt
1,1

Tương tự tính toán ở trên ta có bảng kết quả sau:
Đường dây Số mạch
N-1
N-2
N-3
3-4
N-6
6-5

2
2
2
1
2
2

Pi
(MW)
31.45
38.25
68
25.5

62.9
32.3

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

Qi
(MVAr)
19.50
23.72
42.16
15.81
39.23
20.03

Imax
(A)
97.11
118.11
209.97
157.48
194.55
99.74

Ftti
(mm2)
88.28
107.37
190.88
143.16
176.86

90.67

Ftc
(mm2)
AC-95
AC-120
AC-240
AC-185
AC-185
AC-95

Icp
(A)
330
380
605
510
510
330
15


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong lộ kép
của đường dây hai mạch. Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai lần so với dòng điện
của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố.

Đoạn N-3: IscN-3 = 2.ImaxN-3 = 2.209.97=419.94 (A)
Tương tự cho các đoạn còn lại, ta có bảng
Đường dây
N-1
N-2
N-3
3-4
N-6
6-5

Số mạch
2
2
2
1
2
2

Isc (A)
194.22
236.22
419.94
314.95
389.09
199.47

Khc.Icp (A)
264
304
484

408
408
264

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây thoả mãn điều
kiện phát nóng cho phép khi dây có sự cố.
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các thông số đơn vị
của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B/2 trong sơ
đồ thay thế hình π của các đường dây theo các công thức sau:

R=

1
B 1
1
r0 × L ; X = x0 × L ; = × n × b0 × L
n
2 2
n

Đường dây Số mạch Li (km) Dây dẫn
N-1
N-2
N-3
34
N-6
6-5

2
2

2
1
2
2

46.648
46.648
32
22.627
24
25.298

AC-95
AC-120
AC-240
AC-185
AC-185
AC-95

R0
(Ω)
0.330
0.270
0.131
0.170
0.170
0.330

X0
(Ω/km)

0.429
0.423
0.40
0.409
0.409
0.429

R (Ω)
7.70
6.30
2.10
3.85
2.04
4.17

X (Ω)
10.01
9.87
6.40
9.28
4.92
5.43

Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành bình thường
và khi sự cố:

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

16

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

*)Xét khi mạng điện làm việc bình thường:
Tính tổn thất điện trên các nhánh áp dụng công thức:
∆U i % =

Pi .Ri + Qi X i
× 100%
2
U dm

Đoạn N-1: S N − 2 = 68.85 + j42.93 MVA
∆U btN −2 % =

PN − 2 .R N − 2 + Q N − 2 X N − 2
68,85.5,49 + 42,93.13,21
× 100% =
× 100% = 7,81%
2
U dm
110 2

* Xét khi mạng điện có sự cố( sự cố đứt 1 đường dây trên đường dây kép ):
∆U scN − 2 % = 2∆U btN − 2 % = 2.7,81 = 15.62%

Tính tương tự cho các đoạn còn lại, ta có bảng sau:
Đường

dây
N-1
N-2
N-3
3-4
N-6
6-5

Số mạch
2
2
2
1
2
2

Pmax
(MW)
31.45
38.25
68
25.5
62.9
32.3

Qmax
(MW)
19.50
23.72
42.16

15.81
39.23
20.03

R(Ω)

X(Ω)

∆Ubt%

∆Usc%

7.70
6.30
2.10
3.85
2.04
4.17

10.01
9.87
6.42
9.25
4.91
5.43

3.61
3.98
3.41
2.02

2.65
2.01

7.23
7.96
6.82
5.31
4.03

Từ kết quả trong bảng trên ta nhận thấy rằng,
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng:
∆Umax bt%

= ∆UbtN-2%

= 3.92 % < 10%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng:
∆Umax sc%

= ∆UscN-2%

= 7.85 % < 20%

Kết luận: Phương án II thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật.

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

17

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

3.Phương án III

a/Điện áp vận hành:
Từ kết quả của phương án trước ta có thế áp dụng ở phương án này.
Trong bản thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính:
U i = 4,34. l i + 16 Pi

(kV)

Xét đoạn N-3:
S N −3 = S 2 + S 3 = (38.25 + j 23.715) + (42.5 + j 26.350)

= 80.75+j50.065 MVA
LN-3 = 32 km
U N −3 = 4,34 32 + 16.80.75 = 157.919 kV

Xét đoạn 2-3:
S 2−3 = S 2 = 38.25 + j 23.715 MVA

L2-3 = 25.298 km
U 2−3 = 4,34 25.298 + 16.38.25 = 109.562 kV

Với đoạn N-6:
S N −6 = 62.9+ j39.232 MVA
LN-6 = 24 km

U N −6 = 4,34 24 + 16.62,9 = 139.31 kV

Xét đoạn 5-6:
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

18


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

S 5− 6 = S 5 = 32.3 + j 20.026 MVA

L5-6 = 25.298 km
U 5−6 = 4,34 25.298 + 16.32.3 = 101.05 kV

Áp dụng kết quả từ phương án trước và tính tương tự cho các đoạn còn lại, ta
có bảng sau:
Đường dây
N-1
N-3
2-3
N-4
N-6
6-5

Smax(MW)
31.45+j19.499
80.75+j50.065

38.25+j23.715
25.5+j15.81
62.9+j39.232
32.3+j20.026

Pmax(W)
31.45
80.75
38.25
25.5
62.9
32.3

Li(km) Ui(kV)
46.648 101.77
46.648 157.52
32
110.14
50.596 92.94
24
140.39
25.298 101.05

b/Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Dòng trên mỗi đoạn đường dây được tính theo công thức:

I=

S
× 103 (A)

n. 3.U dm

Dòng điện chạy trong nhánh N-2 :
IN-1 =

PN2− 2 + QN2 − 2
2. 3.U dm

× 103 =

31.452 + 19.52
2. 3.110

× 103 = 97.11 ( A)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:
FN −1 =

I N −1max 97.11
=
= 88.28 (mm2)
J kt
1,1

Tương tự tính toán ở trên ta có bảng kết quả sau:
Đường
Pi
Qi
Số mạch
I

(A)
dây
(MW) (MVAr) max
N-1
2
31.45
19.50
97.11
N-3
2
80.75
50.07
249.34
2-3
2
38.25
23.72
118.11
N-4
1
25.5
15.81
157.48
N-6
2
62.9
39.23
194.55
6-5
2

32.3
20.03
99.74

Ftti
(mm2)
88.28
226.67
107.37
143.16
176.86
90.67

Ftc (mm2)

Icp(A)

AC-95
AC-240
AC-120
AC-150
AC-185
AC-120

330
605
380
445
510
380

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố:
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

19


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong lộ kép
của đường dây hai mạch. Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai lần so với dòng điện
của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố.
Đoạn N-3:
IscN-3 = 2.ImaxN-3 = 2.249.34=498,68 (A)
Tương tự cho các đoạn còn lại, ta có bảng:
Đường dây
N-1
N-3
2-3
N-4
N-6
6-5

Số mạch
2
2
2
1

2
2

Isc (A)
194.22
498.68
236.22
314.95
389.09
199.47

Khc.Icp (A)
264
484
304
356
408
304

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây thoả mãn điều
kiện phát nóng cho phép khi dây có sự cố.
Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các thông số đơn vị
của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B/2 trong sơ
đồ thay thế hình π của các đường dây theo các công thức sau:

R=

1
r0 × L
n

;

X =

1
x0 × L
n

Đường dây Số mạch Li (km) Dây dẫn
N-1
N-3
2-3
N-4
N-6
65

2
2
2
1
2
2

46.648
32
25.298
50.596
24
25.298

AC-95
AC-240
AC-120
AC-150
AC-185
AC-120

;

B 1
= × n × b0 × L
2 2

R0
X0
(Ω/km) (Ω/km)
0.330
0.43
0.131
0.40
0.270
0.423
0.210
0.42
0.170
0.41
0.270
0.423

R (Ω)

X (Ω)

7.70
1,66
4,32
10.63
3,4
3.42

10.01
5.06
6.77
21.05
8.20
5.35

Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành bình thường
và khi sự cố:
* Xét khi mạng điện làm việc bình thường:
Tính tổn thất điện trên các nhánh áp dụng công thức:
∆U i % =
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

Pi .Ri + Qi X i
× 100%
2
U dm
20

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

S N −1 = 31.45 + j19.4996 MVA

Đoạn N-1:
∆U btN −1 % =

Thiết kế lưới điện khu vực

PN −1 .RN −1 + QN −1 X N −1
31, 45.7, 7 + 19, 499.10, 01
× 100% =
× 100% = 3.614%
2
U dm
1102

*)Xét khi mạng điện có sự cố( sự cố đứt 1 đường dây trên đường dây kép ):
∆U scN − 2 % = 2∆U btN − 2 % = 2.7,81 = 15.62%

Tính tương tự cho các đoạn còn lại, ta có bảng sau:
Đường dây Số mạch Pmax (MW)
N-1
N-3
2-3
N-4
N-6
6-5

2
2
2
1
2
2

31.45
80.75
38.25
25.5
62.9
32.3

Qmax
(MW)
19.50
50.07
23.72
15.81
39.23
20.03

R (Ω) X (Ω)
7.70
2.10
3.42
10.63
2.04

3.42

10.01
6.42
5.35
21.05
4.91
5.35

∆Ubt%

∆Usc%

3.61
3,2
2.69
4.99
4,43
1.80

7.23
6.40
5.38
8.85
3.60

Từ kết quả trong bảng trên ta nhận thấy rằng
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường bằng:
∆Umax bt%

= ∆UbtN-4%

= 4.99 % < 10%

Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố bằng:
∆Umax sc%

= ∆UscN-1%

= 8,85 % < 20%

Kết luận: Phương án III thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật.

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

21


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

4. Phương án IV:

a/Lựa chọn cấp điện áp vận hành:
Ta sử dụng công thức kinh nghiệm để tính:
U i = 4,34. l i + 16 Pi

(kV)

Xét mạch vòng kín N-5-6-N
Tính phân bố công suất tự nhiên theo công thức:
Dòng công suất trên đoạn N-5:
S 5.(l 5−6 +l N −6 ) + S6 .l N −6
l N −5 + l5−6 + lN −6
SN-5 =
=

(32,3 + j 20, 026).(25, 298 + 24) + (30, 6 + j18,972).24
40 + 25, 298 + 24

= 26.055+j16.155 (MVA)
Dòng công suất trên đoạn N-6:
.

.

.

.

S N −6 = S5 + S 6 − S N −5 =(32,3 + j 20,026) + (30, 6 + j18,972) − (26.055 + j16,155)

=36,845+j22,843 (MVA)
Dòng công suất trên đoạn 1-2:
.

.

.

S 5−6 = S N −5 − S5 = (26, 055 + j16,155) − (32,3 + j 20, 026)

= -6,245-j3,871 (MVA)
Do S5-6 < 0 nên điểm phân công suất trọng mạng điện kín N-5-6-N là điểm 5.
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

22


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Sử dụng kết quả từ phương án trước và
UN-5 = 4,34. 24 + 16.26, 055 = 91,128 (kV)
Xét đoạn N-3
SN-3 = S2 + S3 = (38.250+j23.715) + (42.500+j26.350)
= 80.75+j50.065 (MVA)
LN-3 = 32 km
U N −3 = 4,34 32 + 16.80, 75 = 157, 919 kV
Xét đoạn 2-3:
S 2−3 = S 2 = 38.25 + j 23.715 MVA
L2-3 = 25.298 km
U 2−3 = 4,34 25.298 + 16.38.25 = 109.562 kV
Tương tự như cách tính trên ta có bảng sau:
Đường dây

Smax (MVA)

N-1
N-3
2-3
N-4
N-5
N-6
5-6

31.45+j19,499
80,75+j50,065
38,25+j23,715
25,5+j15,81
26,055+j16,155
36,845+j22,843
-6,245-j3,871

Pmax
(MW)
31.45
80.75
38.25
25.5
26.055
36.845
6.245

Li (km)

Ui (kV)

46.648
32
25.298
50.596
40
24
25.298

101.77
157.92
109.56
92.94
92.77
107.50
48.56

Udm
(kV)
110
110
110
110
110
110
110

b/Lựa chọn tiết diện dây dẫn
Dòng trên mỗi đoạn đường dây được tính theo công thức:

I=

Smax
n. 3.U dm

×103 (A)

Dòng điện chạy trong nhánh N-1 :
IN-1 =

PN2−1 + QN2 −1
1. 3.U dm

× 103 =

31.452 + 19.499 2
2. 3.110

× 103 = 97.11 ( A)

Tiết diện kinh tế của dây dẫn:
FN −1 =

I N −1max 97.11
=
= 88.28 (mm2)
J kt
1,1

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

23


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

Ta thành lập được bảng sau:
ĐD
Số mạch Pi(MW) Qi(MVAr)
N-1
2
31.45
19.499
N-3
2
80.75
50.065
2-3
2
38.25
23.715
N-4
1
25.5
15.81
N-5
1
26.055
16.155

N-6
1
36.84
22.843
5-6
1
6.245
3.871

Imax(A) Ftti(mm2)
97.11
88.28
249.34 226.67
118.11 107.37
157.48 143.16
160.91 146.28
227.51 206.83
38.56
35.06

Ftc(mm2)
AC-95
AC-240
AC-120
AC-150
AC-185
AC-240
AC-70

Icp(A)

330
605
380
445
510
605
265

Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sau sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất của mạng điện xảy ra khi đứt 1 đường dây trong lộ kép
của đường dây hai mạch. Khi đó, dòng điện sự cố sẽ tăng lên hai lần so với dòng điện
của mạch điện khi chưa xảy ra sự cố.
Đoạn N-1: IscN-1 = 2.ImaxN-1 = 2.224,21=236,448,42 (A)
Xét mạch kín N-5-6-N ta có:
F5−6 =

I max 5− 6 38.56
=
= 35.06 = 15,03 mm2
J kt
1,1

theo điều kiện tổn thất vầng quang ta chọn AC-70 có
r0(Ω/km) = 0,46 Ω/km;
Icp=265 A;

x0(Ω/km) = 0,44 Ω/km

R=11,638 Ω ;

X=11,132 Ω

Khi xảy ra sự cố, đứt 1 trong 2 đoạn đầu đường dây trong mạng kín N-5-6,
dòng điện chạy trên đoạn còn lại là:
S5 + S6 = 26.055+j16.155+36.845+j22.843=62.9+j38.998 MVA
Isc= I scN −5 = I scN −6 =

62.92 + 38.9982
3 × 110

× 103 = 388.427 A

Tương tự cho các nhánh còn lại , ta có bảng:
Đường dây
N-1
N-3
2-3
N-4
N-5
N-6
NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

Số mạch
2
2
2
1
1
1

Isc (A)
194.22
498.68
236.22
314.95
388.42
388.42

Khc.Icp (A)
264
484
304
356
408
484
24


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Thiết kế lưới điện khu vực

5-6

1

212

Từ bảng kết quả trên ta thấy tiết diện của dây dẫn các đường dây thoả mãn điều
kiện phát nóng cho phép khi dây có sự cố.

Sau khi chọn các tiết diện dây dẫn đạt tiêu chuẩn, ta xác định các thông số đơn vị
của đường dây là r0, x0, b0 và tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B/2 trong sơ
đồ thay thế hình π của các đường dây theo các công thức sau:

R=

Số
mạch
2
2
2
1
1
1
1

Đường dây
N-1
N-3
2-3
N-4
N-5
N-6
5-6

1
1
r0 × L ; X = x0 × L
n
n

Li (km)

Dây dẫn

Ro (Ω)

46.648
32
25.298
50.596
40
24
25.298

AC-95
AC-240
AC-120
AC-150
AC-185
AC-240
AC-70

0.33
0.131
0.27
0.21
0.170
0.131
0.46

X0
(Ω/km)
0.429
0.40
0.423
0.416
0.41
0.40
0.44

R (Ω)

X (Ω)

7.70
2.10
3.42
10.63
6.80
3.14
11.64

10.01
6.42
5.35
21.05
16.36
9.62
11.13

Kiểm tra tổn thất điện áp trong trên các đoạn dây ở chế độ vận hành bình thường
và khi sự cố:
* Xét khi mạng điện làm việc bình thường:
Tính tổn thất điện trên các nhánh áp dụng công thức:
∆U i % =

Pi .Ri + Qi X i1
× 100%
2
U dm

Đoạn N-1: SN-1 = 31.45+j19,499 MVA
∆U btN −1 % =

PN −1.RN −1 + QN −1 X N −1
31, 45.7, 7 + 19, 499.10, 01
×100% =
× 100% = 3, 614%
2
U dm
1102
∆U scN −1 % = 2∆U btN −1 % = 2.3,614= 7.228%

Xét đoạn N-5:
∆UbtN-5% =

26.055 × 6.8 + 16.155 ×16.36
.100% = 3, 65%
1102

Trên đoạn 5-6:

NGUYỄN TIẾN BÌNH-Lớp Đ4-H1

25