Đồ án lưới điện Phân Tích Nguồn Phụ Tải Cân Bằng Công Suất

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao
nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và trong
sinh hoạt đang tăng không ngừng mà trong đó Hệ thống điện đặt ra làm sao phải đáp ứng được
nhu cầu đó.
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các mạng điện và các hộ tiêu thụ được
liên kết với nhau thành hệ thống để sản xuất cũng như truyền tải phân phối tiêu thụ điện năng.
Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nên có cấu trúc vô cùng phức tạp. Điều đó
thể hiện ở tính đa chỉ tiêu và sự biến đổi của nó, phát triển không ngừng. Tùy từng mức độ, phạm
vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội cho từng địa
phương nói riêng và cả nước nói chung, đồng thời đảm bảo chi tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra.
Đồ án môn học Lưới điện của sinh viên khoa hệ thống điện thông qua việc tính toán thiết kế lưới
điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức đã được học và xây dựng cho mỗi sinh
viên những kĩ năng cần thiết khi thiết kế một lưới điện khu vực.
Qua đồ án này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn: Ths
Nguyễn Đức Thuận đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Vì thời gian cũng như kiến thức có hạn và còn nhiều thiếu sót trong quá trình thực hiện khó tránh
khỏi những sai sót. Kính mong sự góp ý của thầy cô để bản đồ án của em có thể được hoàn thiện
hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh Viên Thực Hiện
Lê Diệu Linh

CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
_ Hệ thống điện là một tập hợp bao gồm máy phát điện, đường dây, trạm biến áp, hộ tiêu thụ điện
và các thiết bị khác như: thiết bị điều khiển, rơle bảo vệ, thiết bị đóng cắt,… chúng tạo thành một
hệ thống thống nhất và có sự phối hợp chặt chẽ với nhau. Có nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, tiêu
thụ điện năng và đảm bảo an toàn cho thiết bị và con người.
Nguyễn Văn Huy D8_H3

*Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của nguồn cung cấp
và các phụ tải. Trên cơ sở đó, xác định công suất phát của nguồn cung cấp và dự kiến các sơ đồ
nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
*Khi thiết kế hệ thống điện cần đảm bảo các yêu cầu sau:
· Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống.
· Chế độ vận hành của hệ thống phải linh hoạt, đạt hiệu quả kinh tế cao.
· Hệ thống điện phải có độ tin cậy cung cấp điện cao và an toàn.
1.1

Nguồn :

Hệ thống điện (HT) có công suất vô cùng lớn.
Hệ số công suất trên thanh góp hệ thống có =0,85
1.2

Phân tích phụ tải :

Thiết kế mạng điện gồm 7 phụ tải. Trong đó có 5 phụ tải loại I và 2 phụ tải loại III.
Phụ tải loại I gồm có các phụ tải số : 1,2,4,6,7.
Phụ tải loai III gồm có phụ tải số : 3,5.
Hộ loại 1: Gồm các phụ tải quan trọng, việc ngưng cung cấp điện cho phụ tải này có thể
gây nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc
phòng, vì phải cung cấp điện liên tục nên các đường dây phải bố trí sao cho đảm bảo cung cấp
điện ngay cả khi có sự cố trong mạng điện .
Hộ loại 3: bao gồm phụ tải không quan trọng, mất điện không gây ra hậu quả nghiêm
trọng. Trường hợp này ta không cần xét đến phương án dự trữ đảm bảo cung cấp điện.
_Điện áp phía hạ áp là 10KV
_Tổng công suất cực đại là 177MW

_Thời gian sử dụng công suất lớn nhất là 5200
_Những phụ tải có tải yêu cầu chỉnh điện áp thường là phụ tải số 2,3,6,7.
_Những phụ tải có tải yêu cầu chỉnh điện áp khác thường là phụ tải số 1,4,5.
_Công suất phụ tải cực tiểu bằng 60% Pmax
_Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau :
Qmax =Pmax.
Smax=Pmax + jQmax
Smax =


Bảng 1.1 : Bảng tính toán phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu
CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
Đặc điểm quan trọng của hệ thống điện (HTĐ) là truyền tải tức thời điện năng từ nguồn đến hộ
tiêu thụ và không có khả năng tích trữ lại điện năng với một lượng lớn, có nghĩa là quá trình sản
xuất và tiêu thụ điện xảy ra đồng thời theo một nguyên tắc đảm bảo cân bằng công suất. Tại từng
thời điểm của chế độ xác lập của hệ thống, các nguồn phát điện phải phát ra công suất đúng băng
công suất tiêu thụ, trong đó bao gồm cả tổn thất công suất trong lưới điện. Xét trường hợp HTĐ
gồm một nhà máy điện và 7 phụ tải điện. Sự cân bằng công suất phải được đảm bảo về công suất
tác dụng cũng như công suất phản kháng . Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình
thường, cần phải có dự trữ nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ hệ thống điện
là một vấn đề quan trọng,liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
1.

Cân bằng công suất tác dụng

Vì vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ thống
điện thiết kế có dạng: Pht = m∑P max + ∑∆P + P td + P dt
Trong đó: P ht : công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
m : hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1).
∑P max : tổng công suất của các phụ tải ở chế độ cực đại.

∑∆P: tổng tổn thất công suất trong mạng điện,khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆P=5%∑P max
P td :. Do điện áp lấy từ hệ thống nên P td =0 P dt : công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng
sơ bộ có thể lấy P dt =10%∑P max , đồng thời công suất dự trữ cần phải lớn hơn hoặc bằng công
suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn. Vì hệ thống điện có
công suất vô cùng lớn nên P dt = 0 Tổng công suất của các phụ tải ở chế độ cực đại được xác định
từ bảng 1-1: ΔP max = 201 MW Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị :
∑∆P=5%∑P max = 5%.177=8,85MW. Vậy công suất tiêu thụ trong hệ thống là: P ht =177+8,85=
185,85 MW .
2/ Cân bằng công suất phản kháng
Như ta đã biết, chế độ vận hành ổn định chỉ có thể tồn tại khi có sự cân bằng công


suất tác dụng và công suất phản kháng.
Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số bình thường trong hệ thống điện,
nhưng muốn giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản kháng.
Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp

trong mạng sẽ tăng, và ngược lại nếu thiếu cống suất phản kháng, điện áp trong mạng sẽ
giảm. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp phải tiến hành cân bằng công
suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng thiết kế có dạng:
Q yc = m∑Q max + ∑∆Q L – ∑∆Q C + ∑Q ba + Q dt
Trong đó: m = 1: hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại.
∑∆Q L : tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường dây trong mạng
điện.
∑∆Q C : tổng tổn thất công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra, khi tính sơ
bộ lấy ∑∆Q L = ∑∆Q C.
∑∆Q ba : tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp. Q td =0 vì không có nhà
máy phát điện
Q dt : công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống.Đối với mạng điện thiết kế thì Q dt sẽ lấy từ hệ

thống nên Q dt =0
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp là : Q ht =P ht . tgφ ht vì cosφ ht =0,85→ tgφ
ht=0,619 => Qht = 185,85 . 0,619 =115,041 MVAr
∑∆Q ba =15%∑Q max= 15%.88,524=13,279MVAr
Qyc =88,524+13,27=128,32 MVAr > Qht => Nên ta phải bù công suất phản kháng thiếu hụt do
đó ta phải dùng các tụ điện đặt tại các nút phụ tải để bù vào cho đủ. Nguyên tắc đặt bù: Bù ở hộ
xa nhất ( tính từ nguồn đến phụ tải), nếu chưa đủ thì tiếp tục bù ở hộ gần hơn, quá trình tiếp tục
như vậy cho đến khi bù hết số lượng cần bù. Hệ số cos ϕ thỏa mãn : 0.85≤ Cos ϕ m ≤ 0.95 ta bù
vào phụ tải số 1 ,2 ,5, 6 và 7

CHƯƠNG II: DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY


Một trong các yêu cầu của thiết kế mạng điện là đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục,
nhưng vẫn phải đảm bảo tính kinh tế. Muốn đạt được yêu cầu này người ta phải tìm ra
phương án hợp lý nhất trong các phương án vạch ra đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ
thuật. Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao của
điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi dự kiến sơ đồ của mạng điện thiết kế, trước hết
cần chú ý đến hai yêu cầu trên. Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ
tiêu thụ loại I, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự phòng đóng tự
động. Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I có thể sử dụng đường dây hai mạch
hay mạch vòng. Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp điện bằng đường dây một mạch. Để
chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện ta sử dụng phương pháp chia lưới điện thành các nhóm
nhỏ, trong mỗi nhóm ta đề ra các phương án nối dây, dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ
thuật ta chọnđược một phương án tốiưu của từng nhóm. Vì các nhóm phân chia độc lập,
không phụ thuộc lẫn nhau nên tổng hợp các phương án tối ưu của các nhóm lại ta được sơ đồ
tối ưu của mạng điện. Một phương án nối dây hợp lý phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm
bảo cung cấp điện liên tục. + Đảm bảo chất lượng điện. + Đảm bảo an toàn cho người và
thiết bị. + Đảm bảo thuận lợi cho thi công, vận hành và phải có tính linh hoạt cao. + Đảm
bảo tính kinh tế. + Đảm bảo tính phát triển của mạng điện trong tương lai . Dựa vào các điều

kiện của các phụ tải đề bài cho ta có thể đưa ra 3 phương án nối dây cho các phụ tải đó là :


7
6
5
ND

4
1

3
2


7

6
5

ND

4
1

3
2

_ Phương án hình tia :
Ưu điểm:

Có khả năng sử dụng các thiết bị đơn giản, rẻ tiền và các thiết bị bảo vệ rơle đơn giản.
Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có.
Nhược điểm:
Độ tin cậy cung cấp điện thấp.
_Phương án liên thông:
Ưu điểm:
Việc tổ chức thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng 1 đường dây.
Độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn lưới hình tia.
Nhược điểm:
Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng lớn.


_Phương án vòng kín:
Ưu điểm:
Độ tin cậy cung cấp điện cao.
Nhược điểm:
Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ rơle phức tạp hơn.
Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.
1/ Phương án hình tia:
_Phân bố công suất:
Sṅ1=Ṡ1=P1+j(P1.tanϕ)=22+j(22.0,484)=22+j10,484 MVA
Sṅ2=Ṡ2=P2+j(P2.tan ϕ)=24+j(24.0,484)=24+j11,616 MVA
Sṅ3=Ṡ3=P3+j(P3.tanϕ)=26+j(26.0,54)=26+j14,04 MVA
Sṅ4=Ṡ4=P4+j(P4.tanϕ)=30+j(30.0,484)=30+j14,52 MVA
Sṅ5=Ṡ5=P5+j(P5.tanϕ)=23+j(23.0,484)=23+j11,132 MVA
Sṅ6=Ṡ6=P6+j(P6.tanϕ)=25+j(25.0,54)=25+j13,5 MVA
Sṅ7=Ṡ7=P7+j(P7.tanϕ)=27+j(27.0,484)=27+j13,068 MVA

_Chọn điện áp định mức:
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật,

cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố:công suất của phụ tải,
khoảng cách giữa các phụ tải với nhau và khoảng cách từ các phụ tải đến nguồn.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp điện.
Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của công suất trên mỗi
đường dây trong mạng điện và theo chiều dài từ nguồn tới phụ tải.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây bằng công thức kinh nghiệm Still sau đây:
=4,34.
Trong đó : L là chiều dài đường dây từ nguồn tới phụ tải tinh bằng KM
P là công suất tính bằng MW
Đường dây
N-1
N-2

Pi(Mw)
22
24

Li(Km)
20
20

(KV)
83,707
89,862

(KV)
110
110

N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

26
30
23
25
27

20
60
10
10
50

93,155
100,852
86,759
90,627
95,282

110
110
110
110
110

Bảng 2 : Tính chọn điện áp định mức cho từng đường dây
_Từ bảng trên ta chọn điện áp định mức cho toàn mạng điện là 110kv
III/ Chọn dây dẫn:
_ Đối với lưới điện 110kv ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật đọ dọng điện kinh tế ( )Các dây dẫn
được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), đồng thời các dây dẫn thường được đặt trên các cột bê
tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đường dây đi qua. Đối với đường dây 110 (kV) khoảng
cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (D
tb=5m). Dựa vào tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên tiến hành chọn tiết diện tiêu chuẩn và
kiểm tra các điều kiện về tổn thất vầng quang, độ bền cơ của đường dây và phát
nóng dây dẫn trong các chế độ làm việc bình thuờng, sự cố.
Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần
phải có tiết diên F ≥70mm và chọn cột bê tông cốt thép
Ta có dòng điện làm việc lớn nhất là
= . Trong đó: n là số mạch đường dây
là mật độ kinh tế dòng điện tra bảng theo Tmax và vật liệu là nhôm ta lấy

=1,1(A/mm)

Mà : = Trong đó: là dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên dường dây.
•

Với đường dây N-1:
= ==64,141 A

= ==58,31 => chọn dây Ac-70
+/ Kiểm tra: lấy k1=0,88 và k2 = 1
Dây AC-70 có =1.0,88.265 =233,2 A> = 58,31 A
=2. =2.58,31 =116,62 A < => dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật
Với đường dây N-2:

= = =69,973A
= = =63,61 => Chọn dây AC-70


+/ Kiểm tra:
Dây AC-70 có = =1.0,88.265=233,2A >= 63,61A
=2.=2.63,61=127,22A < => dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật
+ Với đường dây N-3
= = =155,09 A
= = =140,99 => Chọn dây AC-150
+/ Kiểm tra:
Dây AC-150 có = k1.k2.445=1.0,88.445=391,6 A > =155,09 A => dây dẫn đã chọn thỏa
mãn điều kiện kỹ thuật
Với đường dây N-4:
= = =87,466A
= = =79,51=> Chọn dây AC-70
+/ Kiểm tra:
Dây AC-150 có =k1.k2.265=233,2A >= 79,51 A
=2.=2.79,51=159,02A < => dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật
Với đường dây N-5:
= = =134,114 A
= = =121,92 A => Chọn dây AC-120
+/ Kiểm tra:
Dây AC-120 có =1.0,88.380 =334,4 A >= 134,114 A => dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều
kiện kỹ thuật
+ Với đường dây N-6:
= ==74,562 A
= ==67,78 A => chọn dây Ac-70
+/ Kiểm tra:
Dây AC-70 có =1.0,88. 265 =233,2A > = 74,562 A

=2. =2.74,562 =149,124 A < => dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật


+ Với đường dây N-7:
= ==78,719 A
= ==71,563 A => chọn dây Ac-70
+/ Kiểm tra:
Dây AC-70 có =1.0,88. 265=233,2 A > = 78,719 A
=2. =2.78,719 =157,438 A < => dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật
Vậy ta có bảng kết quả chọn dây dẫn cho phương án hình tia là :
Đường dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

Loại dây
AC-70
AC-70
AC-150
AC-70
AC-120
AC-70
AC-70

Tính Tổn Thất Điện Áp :
_Tiêu chuẩn tổn thất điện áp : ∆Ucpbt % =15%

_∆Ucpsc % =25%
_ta có công thức tính tổn thất điện áp khi bình thường ∆Ubt % = .100
Trong đó : R=(Ro.L)/n và X=(Xo.L)/n với n=1 là lộ đơn và n=2 là lộ kép
_∆Usc% = 2. ∆Ubt %
_Ta có :
Với đường dây N-1
R=(Ro.L)/n = (0,45.20)/2 =4,5(
X=(Xo.L)/n = (0,44.20)/2 = 4,4 (/km)

∆Ubt N-1% = .100 = .100 = 1,205%
Các trường hợp còn lại tính tương tự :
Ta có bảng sau :


Đường
dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

Pi

Qi

22
24

26
30
23
25
27

10.648
11.616
14.04
14.52
11.132
13.5
13.068

Ri

Xi

∆Ubti %

∆Usci %

4,5
10,062
9,391
15,75
8,538
9,545
11,25

4,4
9,838
18,604
15,4
13,376
9,333
11

1,205
2,94
4,176
5,752
2,853
3,013
3,698

2,41
5,88
11,505
6,026
7,396

Từ bảng trên ta có nhận xét :
_∆Ubtmax =5,197%<∆Ucpbt
_∆Uscmax =10,394%<∆Ucpsc
 Đảm bảo tiêu chuẩn tổn thất điện áp cho phép

PHƯƠNG ÁN 2 : PHƯƠNG ÁN LIÊN THÔNG
I/ Phân bố công suất :
Ta có = =(30+j14,52) + (26+j14,04) = 56 + j28,56MVA

Sṅ1=Ṡ1=P1+j(P1.tanϕ)=22+j(22.0,484)=22+j10,484 MVA
Sṅ2=Ṡ2=P2+j(P2.tan ϕ)=24+j(24.0,484)=24+j11,616 MVA
Sṅ3-4=Ṡ3=P3+j(P3.tanϕ)=26+j(26.0,54)=26+j14,04 MVA
Sṅ5=Ṡ5=P5+j(P5.tanϕ)=23+j(23.0,484)=23+j11,132 MVA
Sṅ6=Ṡ6=P6+j(P6.tanϕ)=25+j(25.0,54)=25+j13,5 MVA
Sṅ7=Ṡ7=P7+j(P7.tanϕ)=27+j(27.0,484)=27+j13,068 MVA

_Chọn điện áp định mức : Ta chọn tượng tự phương án hình tia và có bảng kết quả :
Đường dây
N-1
N-2
N-3-4
N-4
N-5
N-6

Pi(Mw)
22
24
26
56
23
25

Li(Km)
20
20
20
60
10

10

(KV)
83,707
89,862
93,155
134,189
86,759
90,627

(KV)
110
110
110
110
110
110


N-7

27

50

95,282

110

_Từ bảng trên ta chọn điện áp định mức cho toàn mạng điện là 110 KV

Chọn dây dẫn:
Ta chọn tương tự phương án 1 và ta có bảng kết quả sau :

Đường dây
N-1
N-2
N-3-4
N-4
N-5
N-6
N-7

Loại dây
AC-70
AC-70
AC-150
AC-150
AC-120
AC-70
AC-70

Bảng thông số tiết diện dây :
Loại dây
AC-70
AC-95
AC-120
AC-150

R0
0,45

0,33
0,27
0,21

Xo
0,44
0,429
0,423
0,416

Tính Tổn Thất Điện Áp :
_Tiêu chuẩn tổn thất điện áp : ∆Ucpbt % =15%
_∆Ucpsc % =25%
_ta có công thức tính tổn thất điện áp khi bình thường ∆Ubt % = .100
Trong đó : R=(Ro.L)/n và X=(Xo.L)/n với n=1 là lộ đơn và n=2 là lộ kép
_∆Usc% = 2. ∆Ubt %
_Xét cả ∆Ubt N-4 + ∆Ubt 3-4
_Xét ∆Usc N-4 + ∆Usc N-3
Ta có bảng sau :

Icp (A)
265
330
380
445


Đường dây Pi
Qi
N-1

22
10.648
N-2
24
11.616
N-3-4
26
14.04
N-4
56
28.56
N-5
23
11.132
N-6
25
13.5
N-7
27
13.068
Từ bảng trên ta có nhận xét :

Ri
4,5
10,062
5,939
6,3
8,538
9,545
11,25

Xi
4,4
9,838
11,766
12,48
13,376
9,333
11

∆Ubti
1,205
2,94
2.641
5,861
2,853
3,013
3,698

∆Usci
2,41
5,88
11,722
6,026
7,396

_∆Ubt%max =6,238% <∆Ucpbt
_∆Usc%max =12,476%<∆Ucpsc
_∆Ubt% N-4 + ∆Ubt %3-4 =6,238+3,3 = 9,538%<∆Ucpbt
_∆Usc% N-4 + ∆Usc% 3-4 = 12,476+6,6 = 19,076%<∆Ucpsc

 Đảm bảo tiêu chuẩn tổn thất điện áp cho phép

PHƯƠNG ÁN VÒNG KÍN
1/ Phân bố công suất :
_Xét lưới kín :Giả thuyết tất cả đường dây giống nhau tính toán bỏ qua tổn thất trên đường dây
= ==30,497+j17,888MVA
= + – =(25+j13,5)+(27 +j10,068 )-(30,497+j17,888)
=21,503+5,68j MVA
= – = (30,497+j17,888) -( 25+j13,5) =5,497+j4,38 MVA
_ Các đường dây còn lại tính tương tự phương án hình tia :
2/ Tính chọn điện áp định mức :
_tính toán tương tự phương án hình tia ta có bảng :
_Chọn Udm = 110kv


3/ Tính chọn tiết diện :
_Tính toán tương tự phương án hình tia ta có :

Đường dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
N6-7
_ Thông số dây dẫn :
Loại dây
AC-70

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

Loại dây
AC-70
AC-70
AC-150
AC-70
AC-120
AC-185
AC-120
AC-70

R0
0,45
0,17
0,33
0,27
0,21

Xo
0,44
0,409
0,429
0,423
0,416

Icp (A)

265
510
330
380
445

+/Kiểm tra: chọn dây dẫn cho Vòng kín N-1-4
TH1: Sự cố từ N-1
=+= (25+j13,5) +(27+j13,068) = 52+26,568 MVA
= = =306,704 A
Ta thấy dây AC-120 có Icp= K1.K2.Icp = 0,88.1.380 = 334,4 A > => Chọn dây AC-120 thỏa
mãn điều kiện kỹ thuật
= = 27+j13,068 MVA
= = = 157,439(A)
Ta thấy dây AC-70 có Icp= K1.K2.Icp = 0,88.1.265 = 233,2 A > => Chọn dây AC-70 thỏa mãn
điều kiện kỹ thuật
TH2: Sự cố từ N-7


=+ = (25+j13,5) +(27+j13,068) = 52+26,568 MVA
= = =306,704 A
Ta thấy dây AC-185 có Icp= K1.K2.Icp = 0,88.1.510 = 448,8 A > => Chọn dây AC-120 thỏa
mãn điều kiện kỹ thuật
= = 25+j13,5MVA
= = =149,125(A)
Ta thấy dây AC-70 có Icp= K1.K2.Icp = 0,88.1.265 = 233,2 A > => Chọn dây AC-70 thỏa mãn
điều kiện kỹ thuật
Tính Tổn Thất Điện Áp :
_Tiêu chuẩn tổn thất điện áp : ∆Ucpbt % =15%
_∆Ucpsc % =25%

_ta có công thức tính tổn thất điện áp khi bình thường ∆Ubt % = .100
Trong đó : R=(Ro.L)/n và X=(Xo.L)/n với n=1 là lộ đơn và n=2 là lộ kép
_∆Usc% = 2. ∆Ubt %
_Xét cả ∆Ubt N-4% + ∆Ubt N-1%
_Xét ∆Usc N-4% + ∆Usc N-1%

Ta có bảng sau :
Đường
Pi
Qi
dây
N-1
22
10.648
N-2
24
11.616
N-3
26
14.040
N-4
30
14.520
N-5
23
11.132
N-6
30
17.888
N-7

22
5.680
N6-7
5
4.380
Từ bảng trên ta có nhận xét :
_∆Ubt%max = 5,735%<∆Ucpbt %

Ri

Xi

∆Υβτι %

∆Υσχι %

4.500
10.062
9.391
15.750
8.538
6.129
13.500
12.728

4.400
9.838
18.604
15.400
13.376

14.746
21.600
12.445

1.205
2.940
4.177
5.753
2.854
3.725
3.413
1.029

2.411
5.880
11.506
7.449
6.826
2.057


_∆Usc%cmax =11,506%<∆Ucpsc %
_Xét cả ∆Ubt N-6% + ∆Ubt N-7% =3,725 + 3,413 = 7,138% <∆Ucpbt %
_Xét ∆Usc N-6% + ∆Usc N-7% = 7,449+6,826 = 14,275%<∆Ucpsc%

_Xét sự cố trong vòng kín N-6-7
+Sự cố đứt N-6:
= 14,729% < ∆Ucpsc

_∆Usc%= . 100

+Sự cố đứt N-7:
∆Usc%=.100 =9,902% < ∆Ucpsc

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
1/ CƠ SỞ LÝ THUYẾT :
_Các phương án so sánh với nhau qua hàm chi phí tính toán qua từng năm :
Z = (avh+ atc ).V + ΔA. C
_Trong đó :+ V là vốn đầu tư xây dựng lưới điện vì 3 phương án có trạm biến áp giống nhau nên
ta chỉ tính vốn xây dựng đường dây
+ atc là hệ số thu hồi vốn ( 1/Ttc= trong đó Ttc là thời gian thu hồi vốn và bằng 8 năm )
+ avhlà hệ số vận hành lưới điện bằng 0,04
+ ΔA là tổn thất điện năng trên lưới trong một năm

∆A = ∑ ∆PMax.τ
7

+

i =1

Trong đó : ΔPmax là tổn thất công suất tác dụng lớn nhất trên đường dây i

Pi 2 + Qi 2
∆PMax =
.Ri
Udm 2


+ τ= (0,124 + Tmax . 10-4 )2 . 8760 =(0,124 + 5200. 10-4 )2 .8760 = 3633,087
+ C là giá tiền 1kvh tổn thất điện năng = 700 đồng

PHƯƠNG ÁN HÌNH TIA

a/ Tính vốn đầu tư :
+ Tính kinh tế :
Ta có hàm chi phí tính toán :

Z = (avh+ atc ).V + ΔA. C

+/ Với (avh+ atc ) = ( 1/8+0,04 ) = 0,165
V = 20 .300.1,6 + 20 . 300 . 1,6 +20 . 336 +60. 300.1,6 + 10 . 320 + 10 . 300 .1,6 + 50 . 300.
1,6 ). 106 = 126318,564 .106 (đ)
-/ Tổng tổn thất công suất :

∆PMax =

Pi 2 + Qi 2
.Ri
Udm 2

+ Với đường dây 1 :
∆P1 = . R1 = . 4,5 = 0,221 MW
+ Tính tương tự cho các dường dây khác ta có kết quả

ΔP2 = 0,591 MW
ΔP3= 0,677MW
ΔP4= 1,446 MW
ΔP5 =0,461 MW
ΔP6=0,637 MW
ΔP7 = 0, 836MW
ΔPmax = 0,221+0,591+0,677+1,446+0,461+0,637+0,836 = 4,869 (MW)

∆A = ∑ ∆PMax.τ
7

i =1

+ Tổng tổn thất điện năng :
=18445,1827.103Kwh

= 5,077 . 3633,087. 103

-/ Tổng chi phí tính toán hàng năm là :
Z = (avh+ atc ).V + ΔA. C
= 0,165 . 126318,564. 106 + 18445,1827. 103 .700 = 3,3754. 1010 ( đ )
+/ Bảng tổng kết phương án 1
Nhánh
∆Ubt%
∆Usc%

∆P

N-1
2,266
4,532

0,221

N-2
N-3

N-4
N-5
4,158
4,01
3,476
3,138
8,316
6,952
Tổng chi phí Z = 3,3754. 1010 ( đ )
∆A =18445,1827. 103 KWH
0,591
0,677
1,446

0,461

N-6
5,197
10,394

N-7
2,468
4,938

0,637

0,836

PHƯƠNG ÁN 2 : PHƯƠNG ÁN LIÊN THÔNG
+/ Tính toán tương tự như tính toán chi phí cho phương án hình tia ta có : Z = (a vh+ atc ).V + ΔA.

C
+/ Với (avh+ atc ) = ( 1/8+0,04 ) = 0,165
V = 20 .300.1,6 + 20 . 300 . 1,6 +20 . 336 +60.336 .1,6 + 10 . 320 + 10 . 300 .1,6 + 50 . 300.
1,6 ). 106 = 124251,7024 .106 (đ)
ΔPmax = 0,221+0,591+0,244+0,519+0,461+0,637+0,836 = 3,509 (MW)

∆A = ∑ ∆PMax.τ
7

+

Tổng tổn thất điện năng :

i =1

= 3,509 . 3633,087. 103 =

= 12748,502.10 3Kwh
Z = (avh+ atc ).V + ΔA. C = 0,165 . 124251,7024. 106+ 12748,502.103 .700 = 2,9425.1010 ( đ )
+/ Bảng tổng kết phương án 2 :
Nhánh
∆Ubt%
∆Usc%

N-1
2,266
4,532

N-2
4,158

8,316

N-3-4
3,3

N-4
6,238
12,476

N-5
3,138

N-6
5,197
10,394

N-7
2,468
4,938


∆A = = 12748,502.103Kwh
∆P

0,221

Tổng chi phí Z = 2,9425.1010 đ
0,591
0,244
0,519

0,461

0,637

0,836

PHƯƠNG ÁN 3 : PHƯƠNG ÁN VÒNG KÍN
+/ Tính toán tương tự như tính toán chi phí cho phương án hình tia ta có : Z = (a vh+ atc ).V + ΔA.
C
+/ Với (avh+ atc ) = ( 1/8+0,04 ) = 0,165
V = 20 .300.1,6 + 20 . 300 . 1,6 +20 . 336 +60. 300.1,6 + 10 . 320 + 10 . 300 + 50 . 300 + 20). 106
= 119313,85 .106 (đ)
(đ)
ΔPmax = 0,669 + 0,836 + 0,776 +0,617+0,006+ 0,441 + + =5,168 ( MW )

∆A = ∑ ∆PMax.τ
7

+

i =1

Tổng tổn thất điện năng :

= 5,168. 3302,48496 . 103

=17067,24227. 103 Kwh
Z = (avh+ atc ).V + ΔA. C = 0,165 . 142492,7294 . 106 + 17067,24227.103 .700 = 3,5458. 1010(
đ)

+/ Bảng tổng kết phương án 3 :
Nhánh
∆Ubt%
∆Usc%

N-1
3,306

N-2
4,158
8,316

N-3
4,01

N-1-4
0,395

N-4
4,553

N-5
3,138

N-6
5,197
10,394

N-7
2,468

4,938

ΔA = 17067,24227.103 KWH
Tổng chi phí Z = 3,5458. 1010( đ )

0,221
0,591
0,244
0,519
0,461
0,637
0,836
0,221
∆P
Nhận xét: Ta thấy rằng phương án I là phương án đảm bảo chỉ tiêu kinh tế-kĩ thuật toàn diện
nhất . Có Z nhỏ nhất đảm bảo dộ tin cậy cung cấp điện và tổn thất điện áp vận hành nhỏ hơn so
vs 2 phương án còn lại , vậy ta chọn phương án I là phương án thiết kế cho mạng điện .

CHƯƠNG V


XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CÁC MÁY BIẾN ÁP TRONG CÁC TRẠM
BIẾN ÁP. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY HỢP LÝ CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP
+ / CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT:
_ Yêu cầu của sơ đồ nối điện trong mạng điện và hệ thống điện là đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt và an toàn cho người.
+ / Chọn sơ đồ nối điện cho trạm biến áp tăng:

cos ϕtb
_ Là hệ thống thanh góp cao áp của nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải có

= 0,88.

_ Do mạng điện ta thiết kế là từ thanh góp cao áp của nhà máy cung cấp điện cho phụ tải nên xem
như thanh góp truyền tất cả các công suất vào mạng điện cao áp do đó ta chọn sơ đồ nối các máy
biến áp theo sơ đồ khối máy phát điện-máy biến áp.
_ Để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho phụ tải ta dùng 2 hệ thống thanh góp có thanh góp
vòng.
+ / Chọn sơ đồ nối điện cho các trạm biến áp hạ:
+ / Đối với các phụ tải 1,2,4,6,7:
+ Là các hộ phụ tải loại I, yêu cầu phải được cung cấp điện áp liên tục đồng thời là các trạm
biến áp cụt, do đó ta chọn sơ đồ cầu ngoài (L <70 Km ) và vì khi phụ tải cực tiểu cho phép thao
tác vận hành dễ dàng để chỉ vận hành 1 máy biến áp nhằm giảm tổn thất điện năng cho trạm.
+ Ta xác định sơ đồ nối điện của các trạm theo nguyên tắc sau:
+ Phía cao áp: dùng máy cắt và dao cách ly.
+ Phía hạ áp: dùng máy cắt hợp bộ.
+ Ta có sơ đồ nối dây như sau

_ Đối với phụ tải 2:
+ là phụ tải loại III , không cần phải cung cấp điện liên tục
+ sử dụng các trạm biến áp cụt.
+Phía cao áp : dùng máy cắt và dao cách ly


+Phía hạ áp : dùng máy cắt hợp bộ
+ Ta có sơ đồ nối dây như sau:

Hộ 2

+ / Chọn máy biến áp cho trạm biến áp hạ:

Máy biến áp là một phần tử quan trọng nhất của hệ thống điện. Nó dùng để biến đổi năng
lượng điện từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Việc chọn công thức và phương thức vận
hành của trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện
+ Chọn máy biến áp có điều áp dưới tải đối với các hộ phụ tải (TPDH) có yêu cầu điều chỉnh
điện áp khác thường và đối với các hộ phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp thường thì chúng ta
nên chọn máy biến áp có đầu phân áp cố định (TPD)
_ Ở các hộ loại I, ta dùng 2 máy biến áp vận hành song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục,
khi có sự cố 1 máy biến áp, máy biến áp còn lại cho phép quá tải 40% trong 5 ngày đêm mỗi ngày
đêm không quá 6 giờ. Vậy công suất của mỗi máy biến áp được chọn theo điều kiện:
S dmBA ≥

S pt max

+

n

S dmBA ≥

S pt max .(1 − α %)
(n − 1).Kqtsc

và điều kiện kiểm tra
S dmBA ≥

S pt max
1,4

_ Ở hộ loại III, do yêu cầu cung cấp điện không cao nên chỉ dùng 1 máy biến áp. Vậy công suất
máy biến áp được chọn theo điều kiện:

S dmBA ≥ S pt max

+/ Chọn máy biến áp cho phụ tải 1(Loại I):
S dmBA ≥

Ta có điều kiện chọn máy biến áp :
S dmB1 ≥

34 2 + 16,4562
= 18,886 ( MVA)
2

S pt max
n


S dmBA ≥

S pt max .(1 − α %)
(n − 1).Kqtsc

+ Kiểm tra :
S dmB1 ≥

34 2 + 16,4562
= 26,98( MVA)
1,4

Tra bảng 18, trang 276 sách Thiết kế các mạng và hệ thống điện.
Chọn 2 máy biến áp điều áp dưới tải, loại TPDH – 32000/110

+/ Chọn máy biến áp cho phụ tải 3(Loại III):
SdmB3 ≥ 312 + 16,709 2 = 35,21( MVA)

Chọn 1 máy biến áp, loại TPD – 40000/110
+ Chọn tương tự cho các phụ tải còn lại ta có bảng sau :

Phụ
tải
1

Sm
(MV
A)
26,98

Số
Máy
2

2

19,04

2

3

35,21

1

4

17,04

2

5

22,21

1

6

23,81

2

7

19,84

2

Loại
MBA
TPDH
32000/110
TPDH

25000/110
TPD
40000/110
TPD
25000/110
TPD
25000/110
TPDH
25000/110
TPDH
25000/110

Sdm
MVA
32

UCđ
Kv

UHđm
Kv

115

24,2

25

115

24,2

40

115

24,2

25

115

24,2

25

115

24,2

25

115

24,2

25

115

24,2

ΔPN ΔPo
∆Q0
UN
K
K
RB
XB kVAr
%
W W Io% (Ω) (Ω)
10,5 145 35 0,75 1,87 43,5 240
10,5 120

29

0,8

2,54 55,9

200

10,5 175

42

0,7

1,4

34,8

280

10,5 120

29

0,8

2,54 55,9

200

10,5 120

29

0,8

2,54 55,9

200

10,5 120

29

0,8

2,54 55,9

200

10,5 120

29

0,8

2,54 55,9

200

CHƯƠNG VI
TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN
******************


Trong quá trình tính toán, ta có thể lấy điện áp phụ tải bằng điện áp định mức của của mạng điện
Ui=Udm=110kV
Điện áp đầu nguồn trên thanh cái cao áp của NMĐ để phù hợp với các chế độ vận hành của mạng
điện theo đề bài:
Khi phụ tải ở chế độ cực đại: UA2 = 1,1Udm = 121 kV
Khi phụ tải ở chế độ cực tiểu: UA1 = 1,05Udm = 115 kV
Khi sự cố nặng nề là

: Usc = 1,1Udm = 121 kV

Ta chỉ xét 2 chế độ phụ tải cực đại cực đại và phụ tải cực tiểu

+/ Phụ tải ở chế độ cực đại (U=121kv)
a) Đoạn đường dây N-1
N

1

30 km
2xAC-95

2TPDH-32000/110

*Sơ đồ thay thế tính toán

*Tính toán các thông số:
- Đối với đường dây: lấy kết quả đã tính toán ở chương II đối với phương ánI:
RN-1 = 4,95 (Ω)
Nên

XN-1 = 6,435 (Ω)

ZN-1 = 4,95+j 6,435 (Ω)
BN-1/2 = 7,95. 10-5 (1/Ω)

-Đối với trạm biến áp B1: từ những số liệu của máy biến áp TPDH– 32000/110

(

)

∆S& = 2. ∆P + j ∆Q = 2. ( 35 + j 240 ) .10−3 = 0, 07 + j 0, 48 ( MVA )

o
o
o
1
1
Z = . R + jX
= . ( 1,87 + j 43,5 ) = 0,935 + j 21,75 ( Ω )
B1 2 B
B
2

-Đối với phụ tải:

(

)

Ṡ1 = 34 + j16,456 MVA


U =U' =U
= 110 ( kV )
1
H1
dm

Giả sử

*TÍnh chế độ xác lập biết điện áp đầu nguồn chế độ phụ tải cực đại U N=UA2=121kV
.

- Công suất sau tổng trở của trạm biến áp B1 là:

.

S b1" = S1 = 34 + j16,456( MVA)

-Tổn thất công suất trên tổng trở của trạm biến áp B1 là:
.

∆ S B1

PB"12 + QB''21
34 2 + 16,4562
=
.Z B1 =
.( 0,935 + 21,75j) = 0,11 + 2,564 j ( MVA)
2
U dm
110 2

-Công suất trước tổng trở của trạm biến áp B1 là:
ṠB1’ =ṠB1” + ΔṠB1 = (34 +j 16,456) + ( 0,11 +j2,564) =34,11 +j19,02 (MVA)
Công suất phản kháng do dung dẫn cuối đường dây N-1 sinh ra:
jQc” = j U12 . Bn-1/2 = j.1102 . 7,95.10-5 = j0,962 (MVAr)
-Công suất sau tổng trở đoạn đường dây N-1 là:Ṡn-1” = ṠB’ + ∆So- jQc”
= (34,11 +j19,02) +(0,07 + j0,48 ) – j0,962 = 34,18 +j18,538 ( MVA )
-Tổn thất công suất trên tổng trở đoạn dây N-1 là:
∆ṠN-1={(PN-12+QN-12)/Udm2}.ZN-1={(34,182+18,5382)/1102}.(4,95+j6,435) =0,619+j0,804MVA)
-Công suất trước tổng trở đoạn dây N-1 là: ṠN-1’ = Ṡn-1”+ ∆ṠN-1

= (34,18 +j18,538 ) + (0,619+j0,804) =34,799 + j 19,342( MVA )
-Công suất phản kháng do dung dẫn đầu đoạn dây N-1 sinh ra là:
jQc’ = j.UN2. Bn-1/2 = j. 1212 . 7,95.10-5 = j1,164(MVAr)
-Công suất đầu nguồn là:
ṠN-1= ṠN-1 ’ - jQc’ = 34,799 + j 19,342 - j1,164 = 34,799+j18,178(MVA )
_Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau
BẢNG THÔNG SỐ TRẠM BIẾN ÁP ĐỐI VỚI TỪNG PHỤ TẢI :
Phụ tải

1

2

3

4

5

6

7

Loại
MBA

TPDH

TPDH

TPD

TPd

TPD

TPDH

TPDH

32000/110

25000/110

40000/11
0

25000/1
10

25000/11
0

25000/11
0

25000/11
0