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

ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

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 kĩ 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 trình bày về thiết kế môn học lưới điện. Đồ án
gồm 8 chương :
Chương 1 : Phân tích nguồn phụ tải và cân bằng công suất
Chương 2 : Dự kiến phương án nối dây
Chương 3 : Tính toán kĩ thuật các phương án
Chương 4 : Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu
Chương 5 : chọn MBA và sơ đồ nối điện chính
Chương 6 : Tính toán chính xác chế độ xác lập lưới điện
Chương 7 : Tính toán chọn đầu phân áp cho máy biến áp
Chương 8:Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện
Để thực hiện các nội dung nói trên đồ án cần xử lí các số liệu tính toán thiết
kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kĩ thuật, vạch các phương án và lựa chọn phương
án tối ưu nhất.
Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của thầy giáo Th.s Nguyễn
ĐứcThuận và các bài giảng của thầy trong trong chương trình môn học lưới I và lưới
II.
Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án.
Tháng 5 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Đặng Sỹ Nam

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 1


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC LƯỚI ĐIỆN
Họ và tên sinh viên: Đặng Sỹ Nam
Lớp

: D8H4

Ngành

: Hệ thống điện

Sơ đồ mặt bằng vị trí nguồn điện và phụ tải
S1
S2
NĐ
S4

S6
S5

S3

S7

( 1 ô = 10×10 km )
Trong đó: Các phụ tải có thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 4800h, đều yêu cầu
điều chỉnh điện áp khác thường, điện áp danh định thứ cấp là 10(KV), Công suất tác
dụng cực tiểu Pmin = 60%Pmax. Giá 1KWh điện năng tổn thất: 700đ

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 2


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN, PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1 Phân tích nguồn và phụ tải.
1.1.1 Phân tích nguồn.
Nguồn cung cấp cho hệ thống là nguồn có công suất vô cùng lớn, công suất lớn
hơn rất nhiều so với yêu cầu phụ tải, hệ số công suất bằng 0.85. Điện áp trên thanh góp
của nguồn không thay đổi trong mọi trường hợp làm việc của phụ tải, có đủ khả năng
đáp ứng công suất cho phụ tải.
1.1.2 Phân tích phụ tải.
Mạng điện cần thiết kế gồm 1 nguồn và 7 phụ tải: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7.

Trong đó:
- Phụ tải 1; 2;3; 4;5; 6; 7 là phụ tải loại I.
- Nên được cung cấp điện bằng đường dây kép để đảm bảo cung cấp điện.
Tổng công suất tác dụng lớn nhất của 7 phụ tải là:

Tổng công suất tác dụng nhỏ nhất của 7 phụ tải:
Pmin = 60%Pmax = 0,6.203 = 121,8 (MW).
Ta có, tổng công suất lớn nhất của 7 phụ tải:
Ṡmax = Pmax + j.Qmax
Với cosφ = 0,85 => tgφ= 0.62.
Qmax = Pmax.tgφ = 203.0,62 = 125,86 (MVAr).
Suy ra:
Ṡmax = Pmax + j.Qmax = 203 + j.125,86 (MVA).
Thời gian sử dụng công suất lớn nhất:
Tmax= 4800h
Điện áp phía hạ áp: U= 10kV.
Tải có yêu cầu .
+ không thường: tải 1; 2; 3 ; 4; 5 ; 6; 7.
Ta có bảng tổng hợp công suất phụ tải:
Bảng 1.1 : Bảng tổng hợp công suất phụ tải

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 3


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Bảng tổng hợp công suất phụ tải
Phụ
tải

Pmax
(MW)

cosφ

tgφ

Qmax
(MVAr)

Ṡmax
(MVA)

Pmin
(MW)

Qmin
(MVAr)

Ṡmin
(MVA)

1

23

0,88

0,54

12,42

23+i.12,42

13,8

7,45

13,8+i.7,45

2

25

0,9

0,48

12

25+i.12

15

7,2

15+i.7,2

3

27

0,9

0,48

12,96

27+i.12,96

16,2

7,78

16,2+i.7,78

4

29

0,9

0,48

13,92

29+i.13,92

17,4

8,35

17,4+i.8,35

5

31

0,88

0,54

16,74

31+i.16,74

18,6

10,04

18,6+i.10,04

6

33

0,9

0,48

15,84

33+i.15,84

19,8

9,5

19,8+i.9,5

7

35

0,85

0,62

21,7

35+i.21,7

21

13,02

21+i.13,02

1.2 Cân bằng công suất
1.2.1 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 thể tích lũy điện năng thành số lượng nhìn
thấy được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản suất và tiêu thụ điện
năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của kệ thống, các nhà máy của hệ thống phải
phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong mạng
điện, nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu
thụ.
Ngoài ra để hệ thống vận hành bình thường, cần phải có sự dự trữ nhát 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:
•
•
•
•
•

Trong đó
Png : tổng công suất tác dụng phát ra từ nguồn phát.
imax : tổng công suất tác dụng của các phụ tải trong chế độ phụ tải.
imax : tổng tốn thất công suất tác dụng trong mạng điện (tính toán sơ bộlấy bằng
5%Pmax ).
Pdt : công suất dự trữ trong mạng điện (tính toán sơ bộ ta lấy Pdt = 0 ).
m: hệ số đồng thời (tính toán sơ bộ ta lấy m = 1 ).

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 4


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Một cách gần đúng ta có thể tính bằng công thức:
Việc giữ cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn giữ được ổn
định.
1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng.
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi có 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. Sự mất 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 thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì vậy đê
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 phàn kháng trong hệ thống:

•
•
•
•
•
•

•

Trong đó:
Qyc : tổng công suất phản kháng do hệ thống yêu cầu.
imax : tổng công suất phản kháng ở các chế độ phụ tải cực đại.
ba : tổng công suất phản kháng trong MBA (trong tính toán sơ bộ ta lấy ba=15%imax ).
∆QL : tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây.
∆Qc : tổng tổn thất công suất phản kháng do điện dung đường dây sinh ra ( trong tính
toán sơ bộ lấy ∆QL = ∆Qc).
Qdt ; công suất phản kháng dự trữ (nguồn vô cùng lớn lấy Qdt =0 ).
m hệ số đồng thời.
Suy ra tổng công suất phản kháng cực đại:
Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu cầu trong hệ thống
bằng công thức :

Công suất phản kháng của nguồn:
QN = PN.tgφN = 213,15.0,85=181,18 (MVAr)
Ta thấy QN> Qyc
Vậy ta không cần phải tiến hành bù công suất phản kháng

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 5


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Page | 6


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

CHƯƠNG 2 DỰ KIẾN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
2.1 Mở đầu
Lựa chọn các phương án nối dây của mạng điện là nhiệm vụ hết sức quan trọng, từ đó
tính toán so sánh các phương án về mặt kĩ thuật nhằm tìm ra một phương án hợp lí nhất
đảm bảo cung cấp điện kinh tế và hiệu quả.
Việc lựa chọn phương án nối dây của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác
nhau như: công suất yêu cầu phụ tải lớn hơn hay nhỏ hơn, số lượng phụ tải nhiều hay
ít, vị trí phân bố phụ tải, mức độ yêu cầu về đảm bảo cung cấp điện của nhà máy điện,
vv….
Những yêu cầu đối với các mạng:
 Các sơ đô mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất.
 Đảm bảo độ tin cậy và chất lượng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu
thụ.
 Đảm bảo an toàn đối với người và thiết bị.
 Sơ đồ an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận
các phụ tải mới.
Để thực hiện yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải loại I, cần đảm bảo
dự phòng 100% trong mạng điện, đông thời dự phòng tự động. Vì vậy cuung cấp điện
cho các hộ tiêu thụ loại I nên sử dụng đường dây kép.
Đối với các phụ tải loại III, trong nhiều trường hợp được cung cấp điện bằng đường
đây 2 mạch hoặc đường dây trên không 1 mạch, vì thời gian sửa chưa đường dây trên
không rất ngắn.

Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn cung cấp điện và các phụ tải cũng
như vị trí của chúng ta có các phương án dự kiến như các hình vẽ dưới đây:

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 7


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

2.1 Phương án 1: sơ đồ hình tia

• Ưu điểm:
- Khả năng xảy ra sự cố mất điện là tương đối ít vì mỗi phụ tải đều có đường dây
riêng cung cấp điện, một đường dây bị sự cố thì không ảnh hưởng sang đường dây
khác được.
-

-

-

Khoảng cách dẫn điện tương đối gần.Do đó nếu dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế
của dòng điện thì khối lượng tiêu hao về kim loại màu và tổn thất điện áp và tổn thất
công suất đều nhỏ.
Có nhiều khả năng sử dụng những thiết bị đơn giản rẻ tiền ở cuối đường dây.Thiết bị
bảo vệ role cũng đơn giản.
• Nhược điểm :

Sơ đồ trạm tăng áp phức tạp, tốn nhiều thiết bị nhất là máy cắt cao áp và bố trí mặt
bằng tốn đất.

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 8


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN
-

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Nếu chọn dây theo mật độ dòng kinh tế thì nhiều trường hợp phải tăng tiết diện dây
dẫn để chống vầng quang và đảm bảo sức bền cơ.Do đó vốn đầu tư lại tăng lên.
Công tác khảo sát thăm dò tốn kém hơn.
2.2 Phương án 2: sơ đồ hình tia kết hợp liên thông

-

Ưu điểm:
Tổng chiều dài đường dây nhỏ nên nên vốn đầu tư xây dựng mạng điện có thể ít hơn
hình tia.
Việc tổ chức thi công thuận lợi khối lượng kim loại màu ít hơn mạng điện hình tia
Có thể dùng những thiết bị đơn giản ở trạm trung gian và trạm cuối.
• Nhược điểm:
Vì khoảng cách dẫn điện từ nguồn tới phụ tải thứ 2 tương đối xa nên tổn thất điện năng
cũng như tổn thất điện áp lớn.
Khả năng phát sinh sự cố mất điện là tương đối lớn vì sự cố ở đoạn đường này có thể
ảnh hưởng trực tiếp đến đoạn đường kia.

2.3 Phương án 3: kết hợp sơ đồ nối điện kín

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 9


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

-

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

• Ưu điểm:
Vốn đầu tư đường dây thấp.
Độ tin cậy về cung cấp điện tương đối cao.
Khả năng phải tăng tiết diện dây để chống vầng quang và đảm bảo sức bền cơ là rất ít.
• Nhược điểm :
Phức tạp trong vận hành và trong tính toán khi tính chế độ xác lập.
Tổn thất điện áp khi gặp sự cố tương đối lớn.
Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn,bảo vệ rơle phức tạp hơn.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
3.1 Nội dung tính toán cơ bản các phương án về mặt kĩ thuật
3.1.1 Lựa chọn điện áp tải điện
Ta sử dụng công thức sau để tính điện áp định mức của từng đường dây:
U = 4,34.

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

(3.1)

Page | 10


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Trong đó:
• P: là công suất trên đường dây (MW).
• L: là chiều dài của đường dây (km).
3.1.2 Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế
Các mạng điện 110kV được thực hiện chủ yếu bằng 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:

Trong đó:
F - là tiết diện của dây dẫn, mm2.
Imax - là dòng điện chạy trên dây dẫn khi phụ tải ở chế độ cực đại, A
Jkt - là mật độ kinh tế của dòng làm việc, A/mm2
Với dây AC và Tmax = 4800h , tra bảng ta được:
Jkt = 1.1 A/mm2
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính theo công
thức:
Trong đó:
: là dòng công xuất tác dụng và phản kháng lớn nhất chạy trên dây dẫn ij.
n:là số mạch của đường dây,(dây đơn n = 1,dây kép n = 2.)
:điện áp định mức của mạng điện (kV).
3.1.3 Tính tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường và khi sự cố nguy hiểm

nhất
Khi sự cố nguy hiểm nhất là khi lộ kép hoặc mạch vòng kín bị dứt một lộ đường dây hoặc một
đoạn dây
Tổn thất điện áp trên một đoạn đường dây được tính theo biểu thức sau:
Trong đó:
P, Q : là dòng 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.
Uđm : là điện áp định mức của đoạn đường dây.
3.1.4 Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc xảy ra sự cố
Ta phải tính được dòng điện chạy trong dây dẫn lúc sự cố nặng nề nhất ( I sc) và sau đó
so sánh với dòng điện cho phép chạy trong dây dẫn đó.
Nếu là đoạn đường dây lộ kép thì dòng khi sự cố bằng hai lần dòng điện ở chế độ
phụ tải max :
Isc= 2.Imax

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 11


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Các phương án đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật là các phương án đảm bảo
được hai yêu cầu sau:
 Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường

∆U max bt %

Nghĩa là tổn thất điện áp từ nguồn tới phụ tải xa nhất lúc phụ tải cực đại và tổn thất
điện áp lúc sự cố nặng nề nhất
phải thỏa mãn.

∆U max sc %

- Lúc bình thường :
- Lúc sự cố

:

∆U max bt % ≤ 10%
∆U max sc % ≤ 20%

 Kiểm tra điều kiện vầng quang và phát nóng
Dựa vào,tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết diện tiêu
chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ bền cơ của
đường dây và điều kiện phát nóng trong các chế độ trước ,sau sự cố.
+Đối với đường dây 110 KV để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi
thép cần phải có tiết diện F≥ 70 mm2.
+Độ bền cơ của đường dây trên không thường được phối hợp với các điều kiện về
vầng quang của dây dẫn cho nên không cần kiểm tra điều kiện này
Các dây dẫn được lựa chọn cho các đường dây của các phương án phải
thỏa mãn điều kiện phát nóng khi xảy ra sự cố:

I sc ≤ I cp

Trong đó : + Isc : là dòng điện lớn nhất khi xảy ra sự cố.
+Icp : là dòng điện mà dây dẫn có thể làm việc lâu dài.

Nếu như dây dẫn đã chọn vẫn chưa thỏa mãn điều kiện trên thì ta sẽ tăng tiết
diện dây dẫn cho đến khi thỏa mãn.
3.2 Phương án 1: phương án hình tia
3.2.1 Phân bố công suất

3.2.2

Chọn điện áp định mức.
Áp dụng công thức kinh nghiệm Still để tính điện áp của các đoạn đường dây
trong mạng điện:
(kV) (3.1)

U = 4,34. l + 16 P

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 12


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Điện áp định mức được chọn thông qua điện áp các cấp tính toán
Đường dây N-1:
UN-1 = 4,34. = 91,12 (kV)
- Ta chọn điện áp định mức Udm = 110kV.
Tương tự với các đường dây khác, ta có bảng kết quả tính toán:
Bảng 3.1 Bảng tính toán điện áp định mức
Pi

Li
Utt
Đường dây
(MW)
(km)
(kV)
N– 1
23
72,8
91,12
N– 2
25
31,62
90,17
N– 3
27
36,06
93,89
N– 4
29
70,71
100,36
N– 5
31
31,62
99,69
N– 6
33
44,72
103,86

N– 7
35
60
108,07

Udm
(kV)
110
110
110
110
110
110
110

-> Điện áp định mức của lưới phương án 1 là Udm = 110(kV).
3.2.3 Chọn dây dẫn.
Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế và kiểm tra điều kiện phát nóng.
Lưới điện 110kV , ta chọn tiết diện dây theo mật độ dòng kinh tế. Đồ án sử dụng dây
AC, cột thép. Khoảng cách trung bình hình học Dtb = 5,5m.
Tiết diện kinh tế của đường dây:
Trong đó:
Imax - là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại
n: số mạch đường dây.
J kt - là mật độ dòng kinh tế của dòng điện (A/mm 2). Sử dụng dây AC, thời
gian sử dụng công suất cực đại : Tmax = 4800h và Jkt = 1,1 (A/mm2).
 Đường dây N -1:

 ta chọn dây AC-70
Dây AC-70 có Icp = 265 (A)

Isc = 2.Imax = 2.68 = 136 (A)
Ta có:
= 136 (A)  Tương tự với các đường dây khác, ta có bảng thông số các đường dây trong
phương án 1
Bảng 3.2 Bảng chọn tiết diện dây dẫn

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 13


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

Lộ ĐD

L
(km)

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

72,8
31,62
36,06

70,71
31,62
44,72
60

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

(MVA)

F
(mm2)

AC

ro
(Ω/km)

xo
(Ω/km)

bo.106
(s/km)

(A)

Icp
(A)

26,14
27,73

29,95
32,17
35,23
36,6
41,18

62,36
66,15
71,45
76,75
84,05
87,32
98,25

70
70
70
70
95
95
95

0,46
0,46
0,46
0,46
0,33
0,33
0,33

0,44
0,44
0,44
0,44
0,429
0,429
0,429

2,58
2,58
2,58
2,58
2,65
2,65
2,65

136
146
158
168
184
192
216

265
265
265
265
330
330

330

- Kiểm tra điều kiện vầng quang: 70 mm2⇒ thỏa mãn điều kiện
3.2.4 Kiểm tra tổn thất điện áp.
Ta có công thức tính tổn thất điện áp:
Bảng3.3 Bảng thông số các đường dây trong phương án 1
Lộ ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

RN-i
(Ω)
16,74
7,27
8,29
16,26
5,22
7,38
9,9

BN-i.10-4
(s)
3,76
1,63
1,86

3,65
1,68
2,37
3,18

XN-i
(Ω)
16,02
6,96
7,93
15,56
6,78
9,59
12,87

P .R + Q . X
∆U % = i i 2 i i .100
U dm

(3.4)

Tổn thất điện áp trên đường dây N-1:
- Lúc bình thường
- Khi sự cố đứt 1 dây
∆Uqtsc% = 2.∆UN-1 = 2.4,83%= 9,65%
Tính toán tương tự với các đường dây khác, ta có bảng tổn thất điện áp các đường dây
trong chế độ bình thường và chế độ quá tải sự cố như sau:

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 14


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Bảng 3.4 Bảng tính toán tổn thất điện áp phương án hình tia

-

Lộ ĐD

P
(MW)

Q
(MVAr)

∆Uth%
(%)

∆Uqtsc%
(%)

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

N-6
N-7

23
25
27
29
31
33
35

12,42
12
12,96
13,92
16,74
15,84
21,7

4,83
2,19
2,7
5,69
2,28
3,27
5,17

9,65
4,38
5,4

11,37
4,55
6,54
10,34

Từ kết quả trong bảng trên ta thấy
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:

∆ = 5,69% < 10%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là:
∆ = 11,37%< 20%
- Kết luận: phương án 1 thỏa mãn yêu cầu về mặt kĩ thuật
3.3 Phương án 2 : Phương án hình tia kết hợp liên thông
3.3.1 Phân bố công suất.

3.3.2 Chọn điện áp định mức.
Áp dụng công thức kinh nghiệm Still để tính điện áp của các đoạn đường dây trong
mạng điện:
(kV) (3.1)

U = 4,34. l + 16 P

Điện áp định mức được chọn thông qua điện áp các cấp tính toán
Đường dây N-1:
UN-1 = 4,34. = 125,85 (kV)
⇒ Ta chọn điện áp định mức Udm = 110kV.
Tính toán tương tự với các đường dây khác ta có bảng kết quả tính toán:
Bảng 3.5 Bảng tính điện áp định mức của phương án liên thông
Pi
Li

Utt
Udm
Đường dây
(MW)
(km)
(kV)
(kV)

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 15


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN
N-1
N-2
N-3
N-4
5-6
N-6
N-7

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN
23
25
27
29
64
33
35

72,8
31,62
36,06
70,71
31,62
31,62
60

91,12
90,17
93,89
100,36
141,01
102,67
108,07

110
110
110
110
110
110
110

- Điện áp định mức của lưới phương án 2 là Udm = 110 (kV).
3.3.3 Chọn tiết diện dây dẫn.
Lưới điện 110kV , ta chọn tiết diện dây theo mật độ dòng kinh tế. Đồ án sử
dụng dây AC, cột thép. Khoảng cách trung bình hình học Dtb = 5,5m.
Tiết diện kinh tế của đường dây:

(3.2)

F=

I max
J kt

Trong đó:
Imax - là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại
n: số mạch đường dây.
J kt - là mật độ dòng kinh tế của dòng điện (A/mm 2). Sử dụng dây AC, thời
gian sử dụng công suất cực đại : Tmax = 4800h và Jkt = 1,1 (A/mm2).
Đường dây N -1:

Vì chọn theo kinh tế nên ta chọn dây AC-120
Dây AC-120 có
Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Isc = 137,2 (A) < Icp = 265 (A)
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Fđd = 70 mm2⇒ thỏa mãn điều kiện
Tương tự với các đường dây khác ta có bảng thông số các đường dây của phương án
Bảng 3.6 Bảng chọn tiết diện dây dẫn phương án liên thông
Lộ ĐD

L

F

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

AC

ro

xo

bo.10-6

Icp

Page | 16


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

(Ω/km
(Ω/km)
)
0,46
0,44

(km)

(MVA)

(mm2)

N-1

72,8

26,14

62,36

70

N-2

31,62

27,73

66,15

70

0,46

N-3

36,06

29,95

71,45

70

N-4

70,71

32,17

N-5

31,62

71,82

76,75
171,34

5-6

31,62

36,6

N-7

60

41,18

(s/km)

(A)

(A)

2,58

137,2

265

0,44

2,58

145,54

265

0,46

0,44

2,58

157,2

265

70

0,46

0,44

2,58

168,84

265

185

0,17

0,415

2,74

376,94

510

87,32

95

0,33

0,429

2,65

192,12

330

98,25

95

0,33

0,429

2,65

216,14

330

Kiểm tra điều kiện vầng quang: 70 mm2⇒ thỏa mãn điều kiện
3.3.4 Kiểm tra tổn thất điện áp.
Ta có công thức tính tổn thất điện áp:

Bảng 3.7 Bảng thông số đường dây phương án 2
Lộ DD

RN-i

XN-i

N-1
N-2

Ω
16,74
7,27

Ω
16,02
6,96

N-3

8,29

7,93

1,86

N-4

16,26

15,56

3,65

N-5

2,69

6,56

1,73

5-6

5,22

6,78

1,68

12,87

3,18

N-7
9,90
 Tổn thất điện áp trên đường dây N-5:
- Lúc bình thường

BN-i.10-4
3,76
1,63

- Khi sự cố đứt 1 dây
∆Uqtsc% = 2.∆UN-1 = 2.3,14%= 6,28%

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 17


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Tính toán tương tự với các đường dây khác, ta có bảng tổn thất điện áp các đường dây
trong chế độ bình thường và chế độ quá tải sự cố như sau:
Bảng 3.8 Bảng tính tổn thất điện áp phương án hình tia liên thông

-

Lộ ĐD

P
(MW)

Q
(MVAr)

∆Uth%
(%)

∆Uqtsc%
(%)

N-1

23

12,42

4,83

9,66

N-2

25

12

2,19

4,38

N-3

27

12,96

2,70

5,4

N-4

29

13,92

5,69

11,38

N- 5

64

32,58

3,14

6,28

5-6

33

15,84

3,2

6,4

N-7

35

21,7

5,17

10,34

Từ kết quả trong bảng trên ta thấy
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là:

∆ = ∆Ubt N-5 + ∆Ubt 5-6 =3,14 +3,2 =6,34% < 10%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là:
∆ = ∆Usc N-4 = 11,38% < 20%
- Kết luận: phương án 2 thỏa mãn yêu cầu về mặt kĩ thuật.
3.4 Phương án 3: Phương án nối điện kín
3.4.1 Phân bố công suất
- Ở phương án này phụ tải 4 và 6 nối với nhau thành mạch kín N-4-6-N.
- Giả sử mạch điện là đồng nhất và các đoạn đường dây có cùng tiết diện.
Công suất trên đoạn N-3
Công suất trên đoạn đường dây 4-6
Công suất trên đoạn đường dây N-6
Sự phân bố công suất các đoạn đường dây trong lưới điện
3.4.2 Chọn điện áp định mức.

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 18

ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Áp dụng công thức kinh nghiệm Still để tính điện áp của các đoạn đường dây trong
mạng điện:
(kV) (3.1)

U = 4,34. l + 16 P

Điện áp định mức được chọn thông qua điện áp các cấp tính toán
Đường dây N-1:
UN-1 = 4,34. = 91,12 (kV)
⇒ ta chọn điện áp định mức Udm = 110kV.
Tương tự với các đường dây khác, ta có bảng kết quả tính toán:
Bảng 3.9 Bảng điện áp định mức phương án lưới kín
Đường dây
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
4-6

Pi
(MW)
23

25
27
25,09
31
36,91
35
3,91

Li
(km)
72,8
31,62
36,06
70,71
31,62
44,72
60
31,62

Utt
(kV)
91,12
90,17
93,89
94,30
99,69
109,39
108,07
42,12

Udm
(kV)
110
110
110
110
110
110
110
110

⇒ Điện áp định mức của lưới phương án 3 là Udm = 110(kV).
3.4.3 Chọn dây dẫn.
 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế và kiểm tra điều kiện phát nóng.
Lưới điện 110kV , ta chọn tiết diện dây theo mật độ dòng kinh tế. Đồ án sử dụng dây
AC, cột thép. Khoảng cách trung bình hình học Dtb = 5,5m.
Tiết diện kinh tế của đường dây:
(3.2)

F=

I max
J kt

Trong đó:
Imax - là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại
n: số mạch đường dây.

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 19


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

J kt : là mật độ dòng kinh tế của dòng điện (A/mm 2). Sử dụng dây AC, thời
gian sử dụng công suất cực đại : Tmax = 4800h và Jkt = 1,1 (A/mm2).
+ Xét đường dây N -4:
Vì chọn theo kinh tế nên ta chọn dây AC-120
Dây AC-120 có Icp = 375 (A)
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Fdd =120 mm2 > 70 mm2 thỏa mãn điều kiện
Kiểm tra điều kiện phát nóng đối với đoạn dây N-4 khi xảy ra sự cố thì có 2 trường
hợp vận hành sự cố
- Trường hợp sự cố đứt đường dây N-6
- Trường hợp sự cố đứt đường dây 4-6
Vì phụ tải 4 là điểm phân công suất nên sự cố đứt dây N-6 là nguy hiểm hơn
Công suất trên đoạn N-4 khi sự cố đứt đoạn N-6 là :
⇒ Dòng điện khi có sự cố là:
Ta thấy Isc N-4 = 357 (A) < Icp = 375 (A) ⇒ thỏa mãn điều kiện phát nóng
+ Xét đường dây N-6

⇒ Ta chọn dây AC-185 có Icp = 510 (A)
Kiểm tra điều kiện vầng quang Fdd = 185 mm2> 70 mm2⇒ thỏa mãn điều kiện
Kiểm tra điều kiện phát nóng đường dây N-6 khi xảy ra sự cố trong trường hợp vận
hành sự cố:
- Trường hợp sự cố đứt đường dây N-4
- Trường hợp sự cố đứt đường dây 4-6

Sự cố đứt dây N-4 nặng nề hơn
Công suất trên đường dây N-6 khi đường dây N-4 bị đứt là
Ta thấy ⇒ thỏa mãn điều kiện phát nóng
+ Xét đường dây 4-6

Ta chọn dây AC-70 có Icp = 265 (A)
Kiểm tra điều kiện vầng quang Fdd = 70 mm2⇒ thỏa mãn điều kiện
Kiểm tra điều kiện phát nóng đường dây 4-6 khi xảy ra sự cố trong trường hợp vận
hành sự cố:

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 20


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

- Trường hợp sự cố đứt đường dây N-4
- Trường hợp sự cố đứt đường dây N-6
Sự cố đứt dây N-4 nặng nề hơn vì sự cố nặng nề nhất là sự cố đứt đoạn dây từ nguồn
tới điểm phân công suất (điểm 4 là điểm phân công suất)
Công suất trên đường dây 4-6 khi đường dây N-4 bị đứt là
Dòng điện khi có sự cố:
Ta thấy ⇒ thỏa mãn điều kiện phát nóng
Tương tự với các đường dây khác ta có
3.10 bảng thông số các đường dây của phương án 3

(MVA)

F
(mm2)

AC

ro
(Ω/km)

xo
(Ω/km)

bo.106
(s/km)

(A)

Icp
(A)

72,8

26,14

62,36

70

0,46

0,44

2,58

136

265

31,62

27,73

66,15

70

0,46

0,44

2,58

146

265

36,06

29,95

71,45

70

0,46

0,44

2,58

158

265

N-4

70,71

27,83

132,79

120

0,249

0,427

2,66

357

375

N-5

31,62

35,23

84,05

95

0,33

0,429

2,65

184

330

N-6

44,72

40,94

195,34

185

0,17

0,415

2,74

357

510

N-7

60

41,18

98,25

95

0,33

0,429

2,65

216

330

4-6

31,62

4,34

20,71

70

0,46

0,44

2,58

169

265

Lộ ĐD

N-1
N-2
N-3

-

L
(km)

Kiểm tra điều kiện vầng quang: 70 mm2⇒ thỏa mãn điều kiện

3.4.4 Kiểm tra tổn thất điện áp.
Ta có công thức tính tổn thất điện áp:
Bảng3.11 Bảng thông số đường dây phương án 3

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 21


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

RN-i
(Ω)
33,49
14,55
16,59
17,61
10,43
7,60
19,80
14,55

Lộ ĐD
N-1
N-2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7
6-4

XN-i
(Ω)
32,03
13,91
15,87
30,19
13,56
18,56
25,74
13,91

BN-i.10-4
s
1,88
0,82
0,93
1,88
0,84
1,23

1,59
0,82

Tổn thất điện áp trên đường dây lúc bình thường
- Xét đường dây N-4
-

Xét đường dây N-6
-

Xét đường dây 4-6

Tổn thất điện áp của đường dây khi bị sự cố: sự cố nặng nề nhất là sự cố trên đoạn
đường dây từ nguồn tới điểm phân công suất.Do đó khi xảy ra sự cố trong mạch điện
kín N-4-6-N thì sự cố đứt dây N-4 là nguy hiểm nhất vì diểm 4 là điểm phụ tải phân
công suất.
-

Tổn thất điện áp trên đường dây khi xảy ra sự cố đứt dây N-4 là:
∆=∆+∆
Trong đó:

Tính toán tương tự với các đường dây khác, ta có bảng tổn thất điện áp các đường dây
trong chế độ bình thường và chế độ quá tải sự cố như sau:
Bảng 3.12 bảng tính tổn thất điện áp của phương án lưới kín

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 22

ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Lộ ĐD

P
MW

Q
MVAr

∆Uth%
(%)

∆Uqtsc%
(%)

N-1

23

12,42

4,83

9,65

N-2

25

12

2,19

4,38

N-3

27

12,96

2,7

5,4

N-4

25,09

12,04

8,11

-

N-5

31

16,74

2,28

4,55

N-6

36,91

17,72

5,04

13,55

N-7

35

21,7

5,17

10,34

4-6

3,91

1,88

0,69

5,09

Từ kết quả bảng trên ta thấy, tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ bình thường là
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố
-

Kết luận : phương án 3 thỏa mãn yêu cầu về mặt kĩ thuật

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI
ƯU
4.1 Cơ sở lý thuyết
Khi tính toán, thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kĩ
thuật.Mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kĩ thuật thường mâu thuẫn nhau,
một lưới điện có chỉ tiêu kĩ thuật tốt, vốn đầu tư và chi phí vận hành cao.

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 23


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Ngược lại, lưới điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc
lưới điện phức tạp, vận hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp.Vì vậy việc đánh giá
tính toán chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu
về kĩ thuật, hợp lý về kinh tế.
Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để
đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.
Để so sánh về mặt kinh tế ta sử dụng hàm chi phí tinh toán hàng năm:
Z = (atc+avh).V+∆A.C
(1)
Trong đó:
Z: Là hàm tính toán chi phí tổn thất hàng năm (đồng).
atc: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư ,với lưới điện 110kV thì atc=0,125
avh : Hệ số khấu hao hao mòn vận hành sửa chữa thiết bị,với đường dây
trên không các cấp điện áp avh = 0,04
K: tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây.
V
• Với đường dây đơn thì:
• Với đường dây kép thì:

x=1
x=1, 6

K0: Suất đầu tư cho 1km đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi.
li.: Chiều dài đường dây nhánh thứ i, (km)
Bảng 4.1 Giá dây dẫn:
Loại dây
Giá
(106 đ/ km)

AC-70

AC-95

AC-120

AC-150

AC-185

380

385

392

403

416

AC-240 AC-300
436

600

∆A: tổn thất điện năng trên lưới điện, (kWh)

∆Pmaxi: tổn thất công suất đường dây nhánh thứ i khi phụ tải cực đại,

Trong đó:

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 24


ĐỒ ÁN LƯỚI ĐIỆN
-

GVHD : ThS NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Pmaxi, Qmaxi là công suất tác dụng và công suất phản kháng của đường dây khi
phụ tải cực đại.
Ri. : Là điện trở tác dụng của đường dây thứ i.

τ: Thời gian tổn thất lớn nhất (h) được tính bằng công thức:
τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h)
Với Tmax: Thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất và Tmax = 4800 h.
τ = (0,124 + 4800.10-4)2.8760 ≈ 3196 (h)
C: Giá tiền tổn thất điện năng, C = 700đ/1kWh.
4.2.Tính toán cụ thể cho từng phương án:
4.2.1 Phương án hình tia

SVTH: Đặng Sỹ Nam – Lớp D8H4

Page | 25