Đồ Án Môn Học Lưới Điện

Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được
nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về điện trong tất cả các lĩnh vực tăng cường không
ngừng. Một lực lượng đông đảo cán bộ kỹ thuật trong và ngoài ngành điện đang tham
gia thiết kế, lắp đặt các công trình điện. Sự phát triển của ngành điện sẽ thúc đẩy nền
kinh tế nước ta phát triển.
Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy điện thì việc truyền tải và sử dụng tiết
kiệm, hợp lí, đạt hiệu quả cao cũng hết sức quan trọng. Nó góp phần vào sự phát triển
của ngành điện và làm cho kinh tế nước ta phát triển.
Trong phạm vi của đồ án này là trình bày về thiết kế môn học lưới điện. Đồ án
gồm 6 chương :
Chương 1 : Tính toán cân bằng công suất và xây dựng phương án
Chương 2 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
Chương 3 : Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính.
Chương 4 : Tính toán chế độ xác định của lưới điện
Chương 5 : Tính toán lựa chọn đầu phân áp.
Chương 6 : Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Để thực hiện các nội dung nói trên đồ án cần xử lý các số liệu tính toán thiết kế
và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kỹ thuật, vạch các phương án và lựa chọn phương án
tôi ưu nhất.
Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của thầy PGS.TS. Phạm Văn Hòa
và các bài giảng của thầy trong trong chương trình học.
Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Phạm Văn Hòa đã giúp đỡ em hoàn
thành đồ án.
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Thảo Hiền

SV: Trần Thị Thảo Hiền

1

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1

Mục lục

2

Chương 1.Tính toán cân bằng công suất, xây dựng phương án
1.1 Phân tích nguồn và phụ tải

4

1.2 Tính toán cân bằng công suất

5

1.2.1

Cân bằng công suất tác dụng

5

1.2.2

Cân bằng công suất phản kháng và bù công suất cưỡng bức

6

1.3 Xây dựng các phương án nối dây

7

1.3.1

Xây dựng các phương án nối dây

7

1.3.2

Phân tích, giữ lại một số phương án để tính toán tiếp

10

Chương 2. Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

11

2.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp
2.1.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ
2.1.2 Chọn cấp điện áp
2.2 Chọn tiết diện dây dẫn (theo từng lộ)
2.2.1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế
2.2.2 Kiểm tra các điều kiện phát nóng và tổ thất điện áp
2.2.3 Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng
2.3 Tính toán kinh tế- kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
2.3.1 Hàm chi phí tính toán
2.3.2 So sánh kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
Chương 3 Chọn máy biến áp và sơ đồ nối điện chính

28

3.1 Chọn máy biến áp

28

3.2 Chọn sơ đồ nối điện chính

30

Chương 4 Tính toán chế độ xác lập lưới điện
4.1 Tính toán chế độ phụ tải max

SV: Trần Thị Thảo Hiền

31

2

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

4.2 Tính toán các chế độ sự cố khi phụ tải max

33

Chương 5 Tính toán lựa chọn đầu phân áp
5.1 Tính bổ sung chế độ phụ tải min

38

5.2 Chọn đầu phân áp

39

Chương 6 Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật

41

Tài liệu tham khảo
Bản vẽ

47

SV: Trần Thị Thảo Hiền

3

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ
MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC
Họ tên sinh viên:
Lớp
:

TRẦN THỊ THẢO HIỀN
Đ3_H1

1.Sơ đồ mặt bằng vị trí các nguồn điện và các phụ tải:

2.Nguồn: Công suất vô cùng lớn
3.Phụ tải

Phụ tải Loại hộ

Pmax

(MW)

Pmin
(MW)

Cosφ

I

1

30

21

0,85

II

1

40

28

0,85

III

1

30

21

0,85

IV

2

35

24,5

0,85

V

1

25

17,5

0,85

VI

2

40

28

0,85

SV: Trần Thị Thảo Hiền

4

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Giá 1kWh tổn thất điện năng: 700 đ/kWh
Giá 1kVAR thiết bị bù: 150.103 đ/kVAR
Hệ số đồng thời m = 1; Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax= 5000 giờ,
Jkt =1,1A/mm2.
Điện áp trên thanh cái nguồn khi phụ tải cực tiểu UA =1,05Uđm, khi phụ tải cực đại
UA =1,1Uđm, khi sự cố nặng nề UA =1,1Uđm.

CHƯƠNG 1
SV: Trần Thị Thảo Hiền

5

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN

1.1.
Phân tích nguồn và phụ tải.
1.1.1. Nguồn cung cấp

Việc quyết định sơ đồ nối dây của mạng điện cũng như phương thức vận hành
của nhà máy 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:
- Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay đổi về
biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó
- Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải. Hệ số công suất của nguồn là
Cosφ= 0,85.
1.1.2. Phụ tải
Tổng công suất của các hộ tiêu thụ ở chế độ phụ tải cực đại là 200MW. Phụ tải
cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Trong 6 hộ phụ tải thì có 4 hộ phụ tải yêu cầu có mức đảm bảo cung cấp điện
ở mức cao nhất (1, 2, 3, 5) nghĩa là không được phép mất điện trong bất cứ trường hợp
nào, vì nếu mất điện thì sẽ gây hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy phải dự phòng chắc chắn.
Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai máy biến áp làm
việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng ở
một chế độ vận hành.
Hai hộ phụ tải còn lại (4, 6) có mức yêu cầu đảm bảo cung cấp điện thấp hơn

(hộ loại hai) – là những hộ phụ tải mà việc mất điện không gây hậu quả nghiêm trọng
hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một
máy biến áp.
Thời gian sử dụng công suất cực đại của các hộ phụ tải là Tmax = 5000h.
Ta có bảng số liệu tổng hợp về phụ tải như sau :
Phụ
tải

Loai
hộ

Pmax
(MW)

Pmin
(MW)

cosφ

tgφ

Qmax
(MVAR)

Qmin
(MVAR)

1
2
3

4
5
6

I
I
I
II
I
II

30
40
30
35
25
40

21
28
21
24,5
17,5
28

0,85
0,85
0,85
0,85
0,85

0,85

0,62
0,62
0,62
0,62
0,62
0,62

18,6
24,8
18,6
21,7
15,5
24,8

13,02
17,36
13,02
15,19
10,85
17,36

Trong đó:

SV: Trần Thị Thảo Hiền

6

Lớp Đ3-H1

Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Cosφ = 0,85 → tgφ= 0,62
Qmax = Pmax.tgφ
Qmin = Pmin.tgφ
Tính toán cân bằng công suất
Khi thiết kế mạng điện thì một trong các vấn đề cần phải quan tâm tới đầu tiên là
điều kiện cân bằng giữa công suất tiêu thụ và công suất phát ra bởi nguồn.
Trong đồ án thiết kế môn học lưới điện việc cân bằng công suất ở đây được thực
hiện trên một khu vực cụ thể, trong khu vực này có một nguồn điện công suất vô cùng
lớn. Trong hệ thống điện chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công
suất tác dụng và phản kháng. Cân bằng công suất tác dụng cần thiết giữ ổn định tần số,
còn để giữ được điện áp ổn định phải cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống
điện nói chung và từng khu vực nói riêng.
1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng
1.2.

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 thể 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 tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện, kể cả tổn thất
công suất trong mạng điện, nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng công suất giữa
công suất phát và công suất tiêu thụ.
Ngoài 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 cuả hệ thống điện.
Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại của
hệ thống.
Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong khu vực :

PTram = mΣPpt + Σ∆P
Trong đó:
PTrạm - công suất tác dụng của trạm;
ΣPpt

- tổng công suất tác dụng các phụ tải ở chế độ cực đại;
m - hệ đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m= 1);
Σ∆P

- tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp, có thể tính
mΣPpt

gần đúng bằng 5% của
SV: Trần Thị Thảo Hiền

;
7

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Vậy:
PTram = m ∑ Ppt + 0,05.m ∑ Ppt
= 1,05.m ∑ Ppt
= 1,05.1.(30 + 40 + 30 + 35 + 25 + 40)
= 210 [ MW ]
1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng và bù công suất cưỡng bức
Trong hệ thống, chế độ vận hành ổn định chỉ tồn tại khi có sự cân bằng công suất
phản kháng và tác dụng.
Cân bằng công suất tác dụng, trước tiên để giữ được tần số bình thường trong hệ
thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự cân bằng công suất
phản kháng ở hệ thống nói chung và từng khu vực nói riêng. Sự thiếu hụt công suất
phản kháng sẽ làm cho điện kháng giảm.Mặt khác sự thay đổi điện áp ảnh hưởng tới
tần số và ngược lại. Như vậy giảm điện áp sẽ làm tăng tần số trong hệ thống và giảm
tần số sẽ làm tăng điện áp.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.
Sự cân bằng công suất phản kháng trong khu vực được biểu diễn bằng biểu thức
sau:
Q Tram + Q Σb = mΣQ pt + Σ∆Q B

Trong đó :
Q Tram

- công suất phản kháng trạm biến áp;

Q Tram = tgϕ Tram PTram , tgϕ Tram =

(
áp, thường lấy khoảng 0,85)

1 − cos 2 ϕ Tram
cos ϕ Tram

, cos ϕ Tram

là hệ số công suất trạm biến

1 − 0,852
= 0,62
0,85
= 0,62.210 = 130, 2 MVAR

tgϕTram =
QTram

mΣQ pt = 1.(18,6 + 24,8 + 18,6 + 21,7 + 15,5 + 24,8) = 124 MVAR
Σ∆QB = 15%.124 = 18,6 MVAR
⇒ QbΣ = (124 + 18,6) − 130, 2 = 12,4 MVAR

SV: Trần Thị Thảo Hiền

8

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Ta dự kiến bù sơ bộ trên nguyên tắc là bù ưu tiên cho các hộ ở xa, có cosφ thấp
trước và chỉ bù đến cosφ = 0,90 ÷ 0,95 (không bù cao hơn nữa vì sẽ không kinh tế
và ảnh hưởng tới tính ổn định của hệ thống điện).Ta chọn 2 vị trí bù tại 4 và 6 với
tổng dung lượng bù là QB = 12,4(MVAr).
Đặt Q4b = 6.4 MVAr tại phụ tải 4:
→Spt4 = 35+ j( 21,7 – 6,4) = 35 + j15,3 [MVA]
35
352 + 15,32
→Cosφmới =
= 0,916
Đặt Q6b = 6 MVAr tại phụ tải 6:
→Spt6 = 40 + j( 24,8 – 6) = (40 + j18,8) MVA
40
402 + 18,82
→Cosφmới =
Kết quả bù như sau:
Phụ tả i

=0,905

1

2

3

4

5

6

30

40

30

35

25

40

Qmax (MVAr)

18,6

24,8

18,6

21,7

15,5

24,8

Cosφ

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

Qmax mớ i

18,6

24,8

18,6

15,3

15,5

18,8

Cosφ

0,85

0,85

0,85

0,916

0,85

0,905

Số liệ u
Pmax (MW)

m ớ i

1.3.Xây dựng các phương án nối dây
1.3.1. Dự kiến các phương án nối dây
Thực tế thì không có một phương án nhất định nào để lựa chon sơ đồ nối dây cho
mạch điện. Một sơ đồ nối dây của mạng điện có thích hợp hay không là do nhiều yếu
tố quyết định như : Phụ tải lớn hay nhỏ, số lượng phụ tải nhiều hay ít, 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 của nguồn điện, vị trí phân bố các nguồn điện….Hộ loại I được cung cấp
điện bằng đường dây kép hoặc có hai nguồn cấp điện (mạch vòng ). Hộ loại II thì chỉ
cần cung cấp điện sử dụng mạch đơn. Sau khi tiến hành phân tích sơ bộ xong ta sẽ
chọn ra 2 phương án để tiến hành tính toán cụ thể so sánh về mặt kĩ thuật.

SV: Trần Thị Thảo Hiền

9

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Ta đưa ra 5 phương án nối dây để phân tích sơ bộ.
Các phương án nối dây như các hình vẽ dưới đây:

 Phương án 1:

 Phương án 2:

SV: Trần Thị Thảo Hiền

10

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

 Phương án 3:

 Phương án 4:

SV: Trần Thị Thảo Hiền

11

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

 Phương án 5:

1.3.2. Phân tích và giữ lại một số phương án để tính tiếp
• Sơ đồ hình tia:
SV: Trần Thị Thảo Hiền

12

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

- Ưu điểm: là đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn giản. Các phụ tải
không liên quan đến nhau, khi sự cố trên một đường dây không ảnh hưởng đến đường
dây khác. Tổn thất nhỏ hơn sơ đồ liên thông.
- Nhược điểm : khảo sát, thiết kế, thi công mất nhiều thời gian và tốn nhiều chi

phí.
• Sơ đồ liên thông:
-Ưu điểm: là thiết kế, khảo sát giảm nhiều so với sơ đồ hình tia. Chi phí của
thiết bị và dây dẫn giảm hơn.
-Nhược điểm : Cần có thêm trạm trung gian, đòi hỏi phải có bảo vệ rơle. Thiết
bị tự động hóa phức tạp hơn. Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia.
• Mạng kín:
-Ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao, khả năng vận hành lưới linh hoạt, tổn
thất ở chế độ bình thường thấp.
-Nhược điểm: Bố trí bảo vệ rơle và tự động hóa phức tạp, khi xảy ra sự cố tổn
thất lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn.
Do đó dựa vào các ưu, nhược điểm của các sơ đồ, kết hợp với 5 phương án được
xây dựng ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 5.

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

-

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT
Đối với mỗi phương án được giữ lại để so sánh về mặt kỹ thuật ta cần phải tính toán
các nội dung như sau:
2.1. Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp
2.1.1. Tính toán phân bố công suất sơ bộ
2.1.2. Chọn cấp điện áp
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật của mạng điện. Vì vậy chọn đúng điện áp định mức của mạng khi thiết kế cũng
là bài toán kinh tế - kỹ thuật quan trọng. Để chọn được cấp điện áp hợp lý phải thỏa
mãn các yêu cầu sau:
Phải đáp ứng được yêu cầu mở rộng phụ tải sau này.

Đảm bảo tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải.
- Khi điện áp càng cao thì tổn thất công suất càng bé, sử dụng ít kim
loại màu (I nhỏ). Nhưng điện áp càng tăng cao thì chi phí xây dựng mạng điện càng
lớn và giá thành thiết bị càng tăng. Vì vậy phải chọn điện áp định mức như thế nào cho
phù hợp về kinh tế và kĩ thuật.
Để tính điện áp định mức của mạng điện áp dụng công thức kinh nghiệm:

SV: Trần Thị Thảo Hiền

13

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa
li + 16

Pi
n

Ui=4,34
Trong đó : n - số lộ dây (n=1,2)
Ui - điện áp định mức của mạng điện [KV]
li - chiều dài đoạn đường dây [km]
Pi- công suất truyền tải trên đường dây [MW]
2.2. Chọn và tính các chỉ tiêu.
 Chọn tiết diện dây dẫn
Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện

Jkt.

I max
J kt
Fkt =

(*)

Trong đó:
Fkt – tiết diện dây dẫn
Jkt – mật độ kinh tế của dòng điện (Jkt = 1,1 A/mm2)
Imax - dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình
thường:

Smax i
n 3U đm

Pi 2 + Q i 2
n 3U đm

.103 [ A]

Imax =
=
Trong đó :
Uđm - điện áp định mức của dòng điện [kV] (Uđm =110kV)
Smax i - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại [MVA]
n - số lộ đường dây.
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức (*), tiết hành chọn tiết diện tiêu chuẩn
gần nhất và kiểm tra độ bền cơ về đường dây và điều kiện phát nóng của dây dẫn.

→ Đối với đường dây đơn:
Đối với đường dây kép:

I cbmax = I max
I cbmax = 2 I max

[A]

[A]

 Kiểm tra các điều kiện phát nóng

Khi có sự cố, dây dẫn được chọn phải đảm bảo chỉ tiêu phát nóng như sau:
max
I cb
≤ k 1 .k 2 .I cp

Trong đó:
SV: Trần Thị Thảo Hiền

14

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện
max
I cb

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

- dòng điện cưỡng bức lớn nhất;

Icp - dòng điện cho phép của dây dẫn trong điều kiện chuẩn;
k1- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ;
k1 =

bt
θ cp
− θ xq
bt
θ cp
− θ ch

(1.13a)
bt
θ cp

Trong đó:

bt
θ cp

- nhiệt cho phép lúc bình thường,

=700C;

θ xq

θ xq

=350C)

- nhiệt độ môi trường xung quanh (Việt Nam
θ ch

→ k1 =

- nhiệt độ chuẩn,

70 − 35
70 − 25

θ ch

= 250C;

= 0,88

k2- hệ số xét sự đặt gần nhau của dây dẫn (nếu là lộ kép), k2=0,92;

 Chỉ tiêu tổn thất điện áp và tổn thất công suất
Khi một lưới điện đã được lựa chọn loại dây dẫn cũng như tiết diện của chúng thì
nhất thiết tổn thất điện áp kể từ đầu nguồn tới phụ tải xa nhất phải đảm bảo nhỏ hơn
một giá trị cho phép lúc bình thường cũng như lúc sự cố:
max
∆U btđm
≤ (10 ÷ 12%)U
max
∆U scđm

≤ (18 ÷ 20%)U

Tổn thất điện áp và công suất trên đường dây thứ i nào đó khi vận hành bình
thường được xác định theo công thức:
∆U i bt % =

∆Pi =

PR
i i + Qi X i
100% [ kV ]
2
U đm

Pi 2 + Qi2
Ri [kW ]
U i2

Trong đó : Pi, Qi - công suất chạy trên đường dây thứ i;
Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i;

SV: Trần Thị Thảo Hiền

15

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

R=

1
.
n

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

ro.l;

1
n

X = xo .l;
Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường
dây bằng :
∆Ui sc % = 2 ∆Ui bt %
2.3.Tính toán kinh tế-kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
2.3.1. Hàm chi phí tính toán
Các chi phí tính toán hàng năm của mỗi phương án được tính toán theo biểu thức:
Z = atc .V + ∆A.c0

Trong đó:
atc

- là hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn.
a tc =

1
Ttc

Ttc - là số năm thu hồi vố tiêu chuẩn (Ttc = 8 năm)
⇒ a tc = 0,125

V- là số vốn đầu tư cơ bản
V = ∑ V .L
0ij ij

Trong đó:
V
0ij

- là số vốn đầu tư để xây dựng 1km chiều dài đường dây
Lịj- là chiều dài của đoạn đường dây ij
ΔA : Tổng tổn thất điện năng của phương án ở chế độ phụ tải max
C0 -là giá 1kWh điện năng tổn thất c0 = 700 (đ/kWh)
2.3.2. So sánh kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
Tiến hành tính toán cho từng phương án:
A. Phương án 1
A.2.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp
A.2.1.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ
Tiến hành phân bố công suất cho các nhánh điện như sau :

SV: Trần Thị Thảo Hiền

16

Lớp Đ3-H1

Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

A.2.1.2.Chọn cấp điện áp
Đường
dây

li
(km)

Pi
(mW)

N

Ui
(kV)

N_1

28,5

30

2

71,1

N_2

60

40

2

84,6

N_3

37

30

2

72,2

N_4

73

35

1

109,2

N_5

51

25

2

68,8

N_6

85

40

1

116,9

Qua tính toán ta thấy mạng điện thiết kế dùng cấp điện áp 110kV để truyền tải là hợp
lý.
A.2.2. Chọn và tính toán chỉ tiêu
 Đoạn dây N_1
 Chọn tiết diện dây dẫn
I max =

302 + 18,62
.103 = 92,63 [ A]
2. 3.110

SV: Trần Thị Thảo Hiền

17

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Fkt =

92,63
= 84, 21[ mm 2 ]
1,1

→
→ Chọn dây AC - 95, có Icp = 330 A
I cbmax

= 2.Imax = 2.92,63 = 185,26[A]
 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức
I cbmax ≤ 0,88.0,92.I cp
→ 185,26 ≤ 0,88.0,92.330 =267,168 (thỏa
mãn)
 Tổn thất điện áp trên đường dây

Với loại dây AC - 95 ta có: r0 =0,33Ω/km, x0 =0,429Ω
Điện trở và điện kháng đường dây:

1
.0,33.28,5 = 4,703
2
R=
[Ω];
1
X = .0,429.28,5 = 6,113
2
[Ω];
-Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
30.4,703 + 18,6.6,113
.100 = 2,106
1102
ΔUbt% =
%
-Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố:
∆U sc % = 2.2,106 = 4,212%
 Tổn thất công suất
302 + 18,62
∆P =
.4,703 = 0, 484 [ MW ]
1102
 Đoạn dây N_2
 Chọn tiết diện dây dẫn
I max =
Fkt =

402 + 24,82
.103 = 123,51 [ A]
2. 3.110

123,51
= 112, 28 [ mm 2 ]
1,1

→
→ Chọn dây AC-120, có Icp = 380A
I cbmax

= 2.Imax = 2.123,51 = 247,02[A]
 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức

SV: Trần Thị Thảo Hiền

18

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

I cbmax ≤ 0,88.0,92.I cp

→ 247,02 ≤ 0,88.0,92.380 = 307,648 (thỏa
mãn)
 Tổn thất điện áp trên đường dây

Với loại dây AC - 120 ta có: r0 =0,27Ω/km, x0 =0,423Ω

Điện trở và điện kháng đường dây:
R=

1
.0, 27.60 = 8,1
2

[Ω];

1
X = .0, 423.60 = 12, 69
2

[Ω];
-Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
40.8,1 + 24,8.12, 69
.100 = 5, 279
1102

ΔUbt% =
-Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố:
∆U sc % = 2.5,279 = 10,558%
 Tổn thất công suất
∆P =

402 + 24,82
.8,1 = 1, 483 [ MW ]
1102

%

;

 Đoạn dây N_3
 Chọn tiết diện dây dẫn
I max =

302 + 18, 6 2
.103 = 92, 63 [ A]
2. 3.110
Fkt =

92, 63
= 84, 21[mm 2 ]
1,1

→
→ Chọn dây AC - 95, có Icp = 330 A
I cbmax

= 2.Imax = 2.92,63 = 185,26[A]
 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức
I cbmax ≤ 0,88.0,92.I cp

→ 185,26 ≤ 0,88.0,92.330 =267,168 (thỏa
mãn)
 Tổn thất điện áp trên đường dây

Với loại dây AC - 95 ta có: r0 =0,33Ω/km, x0 =0,429Ω
Điện trở và điện kháng đường dây:

SV: Trần Thị Thảo Hiền

19

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

R=

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

1
.0,33.37 = 6,105
2

[Ω];

1
X = .0, 429.37 = 7,937
2

[Ω];
-Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
30.6,105 + 18, 6.7,937
.100 = 2, 734
1102

ΔUbt% =
-Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố:
∆U sc % = 2.2,734 = 5,468%

%

 Tổn thất công suất
∆P =

302 + 18, 62
.6,105 = 0, 629 [ MW ]
1102

 Đoạn dây N_4
 Chọn tiết diện dây dẫn

I max

352 + 15,32
=
.103 = 200, 49 [ A]
1. 3.110
Fkt =

200, 49
= 182, 26[mm 2 ]
1,1

→
→ Chọn dây AC - 185, có Icp = 510 A

I cbmax

= Imax = 200,49[A]
 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức
I cbmax ≤ 0,88.I cp
→ 200,49 ≤ 0,88.510 = 448,8 (thỏa mãn)
 Tổn thất điện áp trên đường dây
Với loại dây AC - 185 ta có: r0 =0,17Ω/km, x0 =0,409Ω
Điện trở và điện kháng đường dây:
0,17.73 = 12, 41
R=
[Ω];
X = 0, 409.73 = 29,857
[Ω];
-Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:

SV: Trần Thị Thảo Hiền

20

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa
35.12, 41 + 15,3.29,857
.100 = 7,365
1102

ΔUbt% =
-Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố:
∆U sc % = ΔUbt% = 7,365 %

%

 Tổn thất công suất

∆P =

352 + 15,32
.12, 41 = 1, 496 [ MW ]
1102

 Đoạn dây N_5
 Chọn tiết diện dây dẫn
I max =

252 + 15,52
.103 = 77,19 [ A]
2. 3.110
Fkt =

77,19
= 70,17[mm 2 ]
1,1

→
→ Chọn dây AC - 70, có Icp = 265 A
I cbmax

= 2.Imax = 2.77,19 = 154,38[A]
 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức
I cbmax ≤ 0,88.0,92.I cp

→ 154,38 ≤ 0,88.0,92.265 = 214,544 (thỏa
mãn)
 Tổn thất điện áp trên đường dây

Với loại dây AC - 70 ta có: r0 =0,46Ω/km, x0 =0,44Ω
Điện trở và điện kháng đường dây:
R=

1
.0, 46.51 = 11, 73
2

[Ω];

1
X = .0, 44.51 = 11, 22
2

[Ω];
-Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
25.11, 73 + 15,5.11, 22
.100 = 3,861
1102

ΔUbt% =

-Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố:
∆U sc % = 2.3,861 = 7,722%
 Tổn thất công suất

SV: Trần Thị Thảo Hiền

21

%

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện
∆P =

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

252 + 15,52
.11, 73 = 0,839 [ MW ]
1102

 Đoạn dây N_6
 Chọn tiết diện dây dẫn
I max

402 + 18,82
=
.103 = 231,98 [ A]
1. 3.110

Fkt =

231,98
= 210,9[mm 2 ]
1,1

→
→ Chọn dây AC - 240, có Icp = 605A
I cbmax

= Imax = 231,98[A]
 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi tải cưỡng bức
I cbmax ≤ 0,88.I cp

→ 231,98 ≤ 0,88.605 = 532,4 (thỏa mãn)
 Tổn thất điện áp trên đường dây
Với loại dây AC - 240 ta có: r0 =0,13Ω/km, x0 =0,401Ω
Điện trở và điện kháng đường dây:
R=

0,13.85 = 11, 05

[Ω];

X = 0, 401.85 = 34, 085

[Ω];
-Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
40.11, 05 + 18,8.34, 085
.100 = 8,949

1102

ΔUbt% =
-Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố:
∆U sc % = ΔUbt% = 8,949 %
 Tổn thất công suất
∆P =

%

402 + 18,82
.11, 05 = 1, 784 [ MW ]
1102

Ta có bảng số liệu tính toán:
Bảng chọn tiết diện dây dẫn

SV: Trần Thị Thảo Hiền

22

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa
ro

xo

Fkt

Loại
dây

Ω

÷
 km 

( Ω)

92,63

84,21

AC-95

0,33

0,429

40+j24,8

123,51

112,28

AC-120

0,27

0,423

37

30+j18,6

92,63

84,21

AC-95

0,33

0,429

1

73

35+j15,3

200,49

182,26

AC-185

0,17

0,409

N-5

2

51

77,19

70,17

AC-70

0,46

0,44

N-6

1

85

231,98

210,90

AC-240

0,13

0,40

Số
lộ

l
(km)

Smax
(MVA)

Imax
(A)

N-1

2

28,5

30+ j18,6

N-2

2

60

N-3

2

N-4

Đường
dây

25+j15,5
40+j18,8

Bảng kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn
Đường
dây

Imax(A)

Icb(A)

Icp(A)

N-1

92,63

185,26

330

N-2

123,51

247,02

380

N-3

92,63

185,26

330

N-4

200,49

200,49

510

N-5

77,19

154,38

265

N-6

231,98

231,98

605

SV: Trần Thị Thảo Hiền

23

Lớp Đ3-H1


Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa

Theo số liệu tính toán bảng trên,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi
tải cưỡng bức

Bảng tính tổn thất điện áp và tổn thất công suất

Đường

dây

R
(Ω)

X
(Ω)

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

4,703
8,1
6,105
12,41
11,73
11,05

6,113
12,69
7,937
29,857
11,22
34,085

∆Ubt% ∆Usc%

(kV)
(kV)

ΔP
(MW)

2,106
5,279
2,734
7,365
3,861
8,949

0,484
1,483
0,629
1,496
0,839
1,784

4,212
10,558
5,468
7,376
7,722
8,949

Từ kết quả tính toán trên ta có:

∆U btluoi % = Max { ∆U btcumi %}

= Max { 2,106; 5, 279;2,734;7,365;3,861;8,949}

= 8,949% < 10% (thỏa mãn)

cum
∆U scluoi % = Max { ∆U sci
%}

= Max { 4, 212; 10,558;5, 468;7,365;7,722;8,949}

= 10,558% < 20% (thỏa mãn)
ΔP∑ = ∑ΔPi = 0,484+1,483+0,629+1,496+0,839+1,784 = 6,715 [MW]

τ

= ΔP∑.(0,124+10-4Tmax)2.8760 = 6,715.(0,124+10-4.5000)2.8760
=22,91.106 [kWh]
A.2.3.Tính toán kinh tế-kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
A.2.3.1. Hàm chi phí tính toán
Ta có bảng tính toán số vốn đầu tư cơ bản của phương án 1 là:
ΔA∑ = ΔP∑.

SV: Trần Thị Thảo Hiền

24

Lớp Đ3-H1

Đồ Án Môn Học Lưới Điện

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Hòa
Fch
(mm2)

V0ij.106
(đ)

V.106
(đ)

Đường dây

Số lộ

li
(km)

N_1

2

28,5

95

283

12904,8

N_2
N_3

2
2

60
37

120
95

354
283

33984
16753,6

N_4
N_5
N_6

1
2
1

73
51
85

185
70
240

441
208
500

32193
16972,8
42500

Tổng

155308,2

 Tổng chi phí tính toán của phương án 1 là:

Z1 = 0,125. 155308,2.106 + 22,91.106 .700 = 35,451.109 [đ]

B. Phương án 5
B.2.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp
B.2.1.1.Tính toán phân bố công suất sơ bộ
•

Nhánh liên thông:
SN_3 = S3+ S4 = 65+j33,9 MVA
• Nhánh vòng:
Điểm phân bố công suất sơ bộ:

S1 (l1_ 2 + lN _ 2 ) + S 2 .lN _ 2
(30 + j18,6).(40 + 60) + (40 + j 24,8).60
l∑
28,5 + 40 + 60
SN_1 =
=
= 42,023 + j26,054 MVA
Ta thấy: SN_1 > S1 = 30 + j18,6 MVA. Vậy điểm phân bố công suất là tại phụ tải 2.
 SN_1 = 42,023 + j26,054 MVA
S1_2 = SN_1 – S1 = 12,023 +j7,454 MVA
SN_2 = S2 – S1_2 = 27,997 + j17,346 MVA

SV: Trần Thị Thảo Hiền

25

Lớp Đ3-H1