Đồ án lưới điện khu vực

Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

LỜI NÓI ĐẦU
* * * * *
Hiện nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng của
một quốc gia. Nó được sử dụng và ảnh hưởng đến hầu hết các lĩnh vực như : sản xuất,
nghiên cứu, kinh tế, sinh hoạt, …
Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu
cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng. Do nền kinh tế
nước ta còn trong giai đoạn đang phát triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu
thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện
phân phối điện cho các hộ tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo
hợp lý về kĩ thuật cũng như về kinh tế.
Trong nội dung 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 các hộ tiêu thụ điện loại I và
loại III. Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một
mạng điện.
Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, em
rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô, để em có thể tự hoàn thiện
thêm kiến thức của mình. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy giáo
Nguyễn Đức Thuận đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này.
Hà Nội , ngày 15 tháng 5 năm 2016
Sinh viên

Hoàng Mạnh Tuấn

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

1

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Chương I: Phân tích nguồn và phụ tải và cân bằng công
suất
*************
Trong thiết kế lưới điện để chọn được phương án tối ưu, cần tiến hành phân tích
những đặc điểm của các nguồn cung cấp điện và các phụ tải. Từ đó ta có thể xác định
được công suất phát của các nguồn cung cấp và xây dựng được các sơ đồ nối điện hợp
lý.Trong chương này chúng ta sẽ phân tích các đặc điểm của nguồn và phụ tải cũng như
tính toán sơ bộ công suất phát của các nguồn cho các chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu và
sự cố của lưới điện thiết kế.

1.1. Phân tích nguồn, phụ tải.
1.1.1. Phân tích nguồn.
N

1
2
3

4

7

6
5

Nguồn : Hệ thống có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất là Cosφ =
0,85.
1.1.2. Phân tích phụ tải (7 phụ tải)

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

2

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Các hộ tiêu thụ
Các số liệu
Phụ tải cực đại (MW)

1

2

3

4

5

6

7

20

23

27

30

31

28

32

Thời gian sử dụng công
suất lớn nhất (h)

4800

Phụ tải cực tiểu (MW)

80% Pmax

ϕ

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

Mức đảm bảo cung cấp
điện

I

I

I

I

I

I

I

Yêu cầu điều chỉnh điện
áp

kt

kt

kt

kt

kt

kt

kt

Hệ số công suất cos

Điện áp định danh thứ
cấp (kV)

35

Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết vấn đề tổng hợp kinh tế kĩ thuật phức tạp khi
thiết kế mạng điện. Xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệ thống điện
nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạng điện như máy
phát, đường dây, máy biến áp và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật (trong đồ án môn học có phụ

tải loại I và loại III) :
-

-

Hộ phụ tải loại I (gồm 7 phụ tải:1,2,3,4,5,6,7 chiếm 100% ) :là loại phụ tải rất quan
trọng phải cung cấp điện liên tục.Nếu gián đoạn cung cấp điện thì sẽ gây hậu quả
nghiêm trọng ảnh hưởng đến an ninh, quốc phòng,an ninh,chính trị,tính mạng con
người,và thiệt hại nhiều về kinh tế.Vì thế mỗi phụ tải loại I phải được cấp điện bằng 1
lộ đường dây kép và TBA có 2 máy biến áp làm việc song song để đảm bảo độ tin cậy
và chất lượng điện năng.
Hộ phụ tải loại III ( không có phụ tải loại III trong đồ án này): là loại phụ tải có mức
quan trọng thấp hơn,để giảm chi phí đầu tư thì mỗi phụ tải chỉ cần cấp điện bằng
1đường dây đơn và 1 máy biến áp.
Tổng công suất cực đại: = 20+23+27+30+31+28+32 =191(MW)

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

3

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất : Tmax = 4800 ( giờ)
Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp là 35KV .
Công suất phụ tải cực tiểu bằng 80% phụ tải cực đại.

Yêu cầu điều chỉnh điện áp : tải yêu cầu khác thường (kt).
Số liệu về các phụ tải trong bảng 1.1:
Stt

Pmax
20
23

Cos
φ
0,90
0,90

Sin
φ
0,44
0,44

tan
φ
0,49
0,49

1
2
3

27

0,90

0,44

0,49

4

30

0,90

0,44

0,49

5

31

0,90

0,44

0,49

6

28

0,90

0,44

0,49

7

32

0,90

0,44

0,49

Tổn
g

191

Qmax

Smax

Pmin

Qmin

Smin

9,80
11,2
7
13,2
3
14,7
0
15,1
9
13,7
2
15,6
8
93,5
9

20+9,8i
23+11,2
7i
27+13,2
3i
30+14,7i

16
18,4

7,84
9,02

16+7,84i

18,4+9,02i

21,6

21,6+10,5
8i
24+11,76i

31+15,1
9i
28+13,7
2i
32+15,6
8i

24,8

10,5
8
11,7
6
12,1
5
10,9
8
12,5
4

24

22,4
25,6

24,8+12,1
5i
22,4+10,9
8i
25,6+12,5
4i

1.2. Cân bằng công suất.
1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng.
PN = P(yêu cầu) = m. + ∑ΔPmax + Pdt
= 191 + 9,55 + 0
= 200,55 (MW)
Trong đó : m là hệ số đồng thời, trong trường hợp này m= 1.
∑ΔPmax là tổng tổn thất công suất tác dung trên lưới ( = 5%∑Pmaxi)
Pdt là công suất tác dụng dự trữ , Pdt = 0.

1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng.
Q(yêu cầu) = m. + ∑ΔQba + ∑ΔQL - ∑QC + Qdt
SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

4

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

= 93,59 + 93,59.15%
= 107,63 (MVAr)
Trong đó: m là hệ số đồng thời, trong trường hợp này m= 1.

∑ΔQba là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ( =
15%∑Qmax)
∑ΔQL là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường dây
∑QC là tổng tổn thất công suất phản kháng do điện dung đường dây sinh ra
Qdt là công suất phản kháng dự trữ ( = 0)
Trong tính toán sơ bộ thì ∑ΔQL = ∑QC
QN = PN.tg(φN)
= 200,55. 0,62
=124,29 (MVAr)
So sánh Qy/c với QN ta có Qy/c ˂QN => Không cần bù công suất phản kháng.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

5

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Chương II: Đề x uất 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.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:

•

Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

•

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

•

Đảm bảo chất lượng điện năng.

•

Đảm bảo tính linh hoạt của mạng điện.

•

Đảm bảo tính kinh tế và có khả năng phát triển.

Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng
phương pháp nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và các nguồn cung
cấp, cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ chọn được trên cơ sở so
sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đó. Đồng thời cần chú ý chọn các sơ đồ đơn

giản. Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sơ đồ đơn giản
không thoả mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
Những phương án được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những phương
án thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
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 1, cần đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời dự
phòng đóng tự động.
Để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại 1 có thể sử dụng đường dây lộ kép. Các hộ
tiêu thụ loại 3 được cung cấp điện bằng đường dây lộ đơn.

2.1. 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.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

6

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

-

Trường đại học Điện Lực

•

Khi sự cố một đường dây, không liên quan đến các đường dây khác.

•

Thuận tiện khi phát triển và thiết kế cải tạo các mạng điện hiện có.

Nhược điểm:

•

Khảo sát thiết kế, thi công mất nhiều thời gian.

•

Khoảng cách dây lớn nên thi công tốn kém.

Sơ đồ phương án hình tia :

N

1
2
3

7

6

4

5

2.2. Phương án liên thông.
-

-

Ưu điểm:

•

Việc thi công sẽ thuận lợi hơn vì hoạt động trên cùng một đường dây.

•

Thiết bị, dây dẫn có chi phí giảm hơn so với hình tia.

Nhược điểm:
• Cần có thêm trạm trung gian, thiết bị bố trí đòi bảo vệ rơle, thiết bị tự động
hóa phức tạp hơn so với sơ đồ hình tia.
•
Độ tin cậy cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia.
•

Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng cao.

Sơ đồ phương án liên thông :

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

7

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

N

Trường đại học Điện Lực

1
2
3

4

7

6
5

2.3. Phương án lưới kín.
Ưu điểm:

•
Độ tin cậy cung cấp điện cao.
•
Khả năng vận hành lưới linh hoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp.
- Nhược điểm:
•
Số lượng máy cắt cao áp nhiều hơn, bảo vệ rơle phức tạp hơn.
•
Tổn thất điện áp lúc sự cố lớn.
•
Vận hành phức tạp hơn.
Sơ đồ phương án lưới kín:
-

N

1
2
3

6
6

7

4

5

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

8

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Chương III: Tính toán kỹ thuật các phương án
*************
- Phân bố công suất (bỏ qua tổn thất công suất).
- Chọn lựa cấp điện áp định mức của hệ thống.
- Chọn lựa thiết diện dây dẫn.
- Tính toán tổn thất điện áp.
- Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi có sự cố.

3.1. Phương án hình tia.
3.1.1. Phân bố công suất.
ṠN-1 = Ṡmax1 = 20 + 9,80i (MVA)
ṠN-2 = Ṡmax2 = 23 + 11,27i (MVA)
ṠN-3 = Ṡmax3 = 27 + 13,23i (MVA)
ṠN-4 = Ṡmax4 = 30 + 14,70i (MVA)
ṠN-5 = Ṡmax5 = 31 + 15,19i (MVA)
ṠN-6 = Ṡmax6 = 28 + 13,72i (MVA)
ṠN-7 = Ṡmax7 = 32 + 15,68i (MVA)

3.1.2. Chọn điện áp định mức
Công thức tính toán điện áp thực tế:

Utti = 4,34.

(3.1)

Li: chiều dài đường dây thứ i (km)
Pi: công suất tác dụng cực đại của đường dây thứ i (MW)

Trong bản thiết kế này, ta sử dụng công thức kinh nghiệm (1.1) để tính:
UN-1= 4,34. = 84,60 (KV)
Tương tự với các nhánh còn lại, ta có bảng 3.1.1:

ĐD

Pi

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

Li
9

Utt

Uđm

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực
N-1

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

Trường đại học Điện Lực

20
23
27
30
31
28
32

60
90,55
36,06
78,1
63,25
40
50

84,6
92,94
93,89
102,53
102,63

95,87
102,89

110
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 (84-103) KV. Để đảm bảo cho toàn mạng ta chọn điện áp chung cho các
phương án là cấp 110 KV.

3.1.3. Chọn dây dẫn.
Mạng điện thiết kế có Uđm =110kV. Tiết diện dây dẫn thường được chọn theo phương
pháp mật độ kinh tế của dòng.điện Jkt :

Fkt =

I lv max
J kt

Với Ilv max là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường, được xác
định theo công thức:

S max i
n × 3.U dm
Ilv max =

Pi 2 + Qi 2
n × 3 .U dm

=

Trong đó :
Jkt - mật độ kinh tế của dòng điện.
Uđm - điện áp định mức của dòng điện. (kV)
Smaxi - công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại.(MVA)
n

- số lộ đường dây.

Ta sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải, Jkt được tra theo bảng trang (Nguyễn, Đạm
Văn, 2008, p. 295) ta có mật độ kinh tế của dòng điện Jkt = 1,1 A/mm2

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

10

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Dựa vào tiết diện dây dẫn, tiết hành chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều
kiện về sự tạo thành vầng quang. Độ bền cơ về đường dây và điều kiện phát nóng của dây

dẫn.
* Kiểm tra điều kiện vầng quang.
Theo điều kiện, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với mỗi
cấp điện áp.
Với cấp điện áp 110kV, để không xuất hiện vầng quang tiết diện dây dẫn tối thiểu
được phép là 70mm2 .
* Kiểm tra phát nóng dây dẫn.
Theo điều kiện:
Isc max < k. Icp.
Trong đó :
Icp - dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và tiết diện của
dây.
k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ Khc = 0.8 ứng với nhiệt độ là 25oc.
Đối với đường dây kép :

Isc max = 2.Ibt max < 0.8 Icp.

Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện.

Xét trên từng lộ đường dây:
Đoạn dây N-1:
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 1

20 2 + 9,8 2

n × 3.U dm

Ilv max N-1 =

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3.110

=

58,45
1 .1

.103= 58,45 (A)

= 53,15 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

11

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-1 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.58,45 = 116,9 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Đoạn dây N-2
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 2

23 2 + 11,27 2

n × 3.U dm
Ilv max N-2 =

.103= 67,22 (A)

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3.110

=

67,22
1.1

= 61,1 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-2 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.67,22 = 134,44 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Đoạn dây N-3
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 3

27 2 + 13,23 2

n × 3.U dm

Ilv max N-3 =

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

2 × 3.110

=

12

.103= 78,91 (A)

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

I max
J kt

Fkt =

=

78,91
1.1

= 71,73 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-3 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.78,91 = 157,82 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Đoạn dây N-4
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 4

30 2 + 14,7 2

n × 3.U dm
Ilv max N-4 =

.103= 87,67 (A)

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3 .110

=

87 ,67
1 .1

= 79,7 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-4 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.87,67 = 175,34 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Đoạn dây N-5
•

Chọn tiết diện dây dẫn.
SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

13

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực
S max 5

312 + 15,19 2

n × 3.U dm
Ilv max N-5 =

.103= 90,6 (A)

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3.110

=

90,6
1.1

= 82,36 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-5 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.90,6 = 181,2 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Đoạn dây N-6
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 6

28 2 + 13,72 2

n × 3.U dm
Ilv max N-6 =

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3 .110

=

81,83
1.1

.103= 81,83 (A)

= 74,39 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.81,83 = 163,66 (A)

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

14

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Đoạn dây N-7
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 4

32 2 + 15,68 2

n × 3.U dm
Ilv max N-4 =

.103= 93,52 (A)

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3 .110

=

93,52
1 .1

= 85,02 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 95 với dòng điện cho phép Icp = 330 A

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-7 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.87,67 = 175,34 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.330 = 264 A( thỏa mãn điều kiện ).

3.1.4. Tính tổn thất điện áp.
Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại
các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố nằm trong
khoảng sau đây:
∆U cpbt = 10% − 15%
∆U cpsc = 15% − 20%
Đối với những mạng điện phức tạp (mạng điện kín), có thế chấp nhận tổn thất điện
áp lớn nhất trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ sự cố nằm trong khoảng:
∆U cpbt = 15% − 20%

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

15

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

ΔUcpsc = 20% - 25%
Trong đó ∆Ubt Max , ∆Usc Max là tổn thất điện áp lúc bình thường và lúc sự cố nặng

nề nhất.
Ta tính tổn thất điện áp trong chế độ bình thường theo công thức:

∑ Pi.Ri +∑ Qi.X i
U 2dm

∆Ubt i (%) =

×100
%

Pi ,Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i (MW,
MVAr).
Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i(

Ω

).

Ta tính tổn thất điện áp trong chế độ sự cố theo công thức sau

Usc% =2.Ubt%

Theo tính toán ta được bảng sau 3.1.2:
ĐD

Loại
dây

Pi

(MW)

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

AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-95

20
23
27
30
31
28
32

Qi
(MVAr
)
9,8

11,27
13,23
14,7
15,19
13,72
15,68

Ro
(Ω/km)

Xo
(Ω/km)

Li
(km)

Ri (Ω)

Xi
(Ω)

ΔUbti
(%)

ΔUsci
(%)

0,45
0,45
0,45

0,45
0,45
0,45
0,33

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

60
90,55
36,06
78,1
63,25
40
50

13,5
20,37
8,11
17,57
14,23
9
8,25

13,2

19,92
7,93
17,18
13,92
8,8
10,73

3,3
5,73
2,68
6,44
5,39
3,08
3,57

6,6
11,46
5,36
12,88
10,78
6,16
7,14

Ta có Ubt max=6,44% < Ucpbt=10 %. Vậy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép
bình thường
Usc max=12,88% < Ucpsc =15%. Vậy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép sự
cố.
Vậy phương án hình tia thỏa mãn điều kiện kỹ thuật.

3.2. Phương án liên thông.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

16

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

3.2.1. Phân bố công suất.
ṠN-1 = Ṡmax1 = 20 + 9,8i (MVA)
ṠN-2 = Ṡmax2 = 23 + 11,27i (MVA)
ṠN-3 = Ṡmax3 = 27 + 13,23i (MVA)
ṠN-4 = Ṡmax4 = 30 + 14,70i (MVA)
Ṡ6-5 = Ṡmax5 = 31 + 15,19i (MVA)
ṠN-6 = Ṡmax6 + Ṡmax5 = 28 + 13,72i + 31 + 15,19i = 59 + 28,91i (MVA)
ṠN-7 = Ṡmax7 = 32 + 15,68i (MVA)

3.2.2. Chọn điện áp định mức
Công thức tính toán như phương án hình tia, từ đó ta có bảng 3.2.1:

ĐD

Pi

Li

Utt

Uđm

N-1
N-2
N-3
N-4
5_6
N-6
N-7

20
23
27
30
31
59
32

60
90,55
36,06
78,1
28,28
40
50

84,6
92,94
93,89

102,53
99,37
136,14
102,89

110
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 (84-136) KV. Để đảm bảo cho toàn mạng ta chọn điện áp chung cho các
phương án là cấp 110 KV.

3.2.3. Chọn dây dẫn.
Xét trên từng lộ đường dây:
Đoạn dây N-6:
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

17

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực
S N −6

59 2 + 28,912

n × 3.U dm
Ilv max N-6 =

.103= 172,42 (A)

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3 .110

=

172,42
1.1

= 156,75 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2

Nên ta chọn AC – 150 với dòng điện cho phép Icp = 445 A
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.172,42 = 344,84 (A)
Isc < 0,8.Icp = 0,8.445 = 356 A( thỏa mãn điều kiện ).
Đoạn dây 5-6:
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S max 5

312 + 15,19 2

n × 3.U dm
Ilv max 6-5 =

=

I max
J kt

Fkt =

2 × 3 .110

=

90,60
1 .1

.103= 90,60 (A)

= 82,36 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : vì đoạn 6-5 là đường dây kép nên khi hỏng một lộ thì lộ
còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với dòng điện cho phép của
dây dẫn:
Isc = 2.Ibt max = 2.90,60 = 181,2 (A)

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

18

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Isc < 0,8.Icp = 0,8.265 = 212 A( thỏa mãn điều kiện ).

Các đoạn dây còn lại N-1, N-2, N-3, N-4, N-7 lấy kết quả từ phương án hình tia.

3.2.4. Tính tổn thất điện áp.
Tính toán tương tự phương án hình tia ta được bảng 3.2.2 :

ĐD

Loại
dây

Pi
(MW)

Qi
(MVAr)

Ro
(Ω/km)

Xo
(Ω/km)

Li
(km)

Ri
(Ω)

Xi
(Ω)

ΔUbti

(%)

ΔUsci
(%)

N-1

AC-70

20

9,8

0,45

0,44

60

13,5

13,2

3,3

6,6

N-2

AC-70

23

11,27

0,45

0,44

90,55

11,46

AC-70

27

13,23

0,45

0,44

36,06

19,9
2
7,93

5,73

N-3

20,3
7
8,11

2,68

5,36

N-4

AC-70

30

14,7

0,45

0,44

78,1

12,88

AC-70

31

15,19

0,45

0,44

28,28

17,1
8
6,22

6,44

6_5

17,5
7
6,36

2,41

4,82

N-6

AC-150

59

28,91

0,21

0,416

40

4,2

8,32

4,04

8,08

N-7

AC-95

32

15,68

0,33

0,429

50

8,25

10,7
3

3,57

7,14

Ta có Ubt max= 6,45% < Ucpbt=10 %. Vậy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho
phép bình thường
Usc max=12,90% < Ucpsc =15%. Vậy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép sự
cố.
Vậy phương án liên thông thỏa mãn điều kiện kỹ thuật.

3.3. Phương án lưới kín.
3.3.1. Phân bố công suất
Giả sử mạch điện là đồng nhất và các đoạn đường dây có cùng tiết diện.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

19

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Điểm phụ tải 2 là điểm phụ tải phân công suất trong mạch kín trên.

•

ṠN-1 =

•

S max 1 .( l1− 2 + l N − 2 ) + S max 2 .l N − 2 (20 + 9,8i).( 31,62 + 90,55) + (23 + 11,27i ).90,55
=
l N − 2 + l1− 2 + l N −1
90,55 + 31,62 + 60
= 24,84 + 12,17i (MVA)

ṠN-2 = Ṡmax1 + Ṡmax2 - ṠN-1 = (20+9,8i) + (23+11,27i) – (24,84+12,17i) = 18,16 + 8,9i
(MVA)
Ṡ1-2 = ṠN-1 - Ṡmax1 = (24,84+12,17i) – (20+9,8i) = 4,84 + 2,37i (MVA)
ṠN-3 = Ṡmax3 = 27 + 13,23i (MVA)
ṠN-4 = Ṡmax4 = 30 + 14,70i (MVA)
ṠN-5 = Ṡmax5 = 31 + 15,19i (MVA)
ṠN-6 = Ṡmax6 = 28 + 13,72i (MVA)
ṠN-7 = Ṡmax7 = 32 + 15,68i (MVA)

3.3.2. Chọn điện áp định mức
Công thức tính toán như phương án hình tia, từ đó ta có bảng 3.3.1:
ĐD

Pi

Li

Utt

Uđm

N-1
N-2
1_2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

24,84
18,16
4,84
27
30
31
59
32

60
90,55
31,62
36,06
78,1
28,28

40
50

92,82
84,73
45,32
93,89
102,53
99,37
136,14
102,89

110
110
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 (46-119) KV. Để đảm bảo cho toàn mạng ta chọn điện áp chung cho các
phương án là cấp 110 KV.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

20

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

3.3.3. Chọn dây dẫn.
Xét trên từng lộ đường dây:
Đoạn dây N-1:
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S N −1

24,84 2 + 12,17 2
1 × 3.110

n × 3.U dm
Ilv max N-1 =

=

I max
J kt

Fkt =

=

145,18
1 .1

.103= 145,18 (A)

= 131,98 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 120 với dòng điện cho phép Icp = 380 A
∗

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : đoạn dây N-1 khi xảy ra sự cố thì có 2 trường hợp
vận hành sự cố:

-Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-2
-Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 1-2
Vì điểm phụ tải 2 là điểm phụ tải phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-2 là nguy hiểm
hơn.
Công suất trên đoạn dây N- 1 khi sự cố đứt đoạn N- 2 là:
•

ṠN-1 =

S

•

S max 2

max 1

+

= (20+9,8i) + (23+11,27i) = 43+21,07i (MVA)

432 + 21,07 2
3.110

scN −1

I

=

.10 = 251,33 (A)
cp

scN − 5

I

3

= 251,33 (A) < 0,8.I = 0,8.380 = 304(A)
=> thỏa mãn điều kiện phát nóng.

Đoạn dây N-2:

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

21

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực
•

Trường đại học Điện Lực

Chọn tiết diện dây dẫn.

S N −2

18,16 2 + 8,9 2
1 × 3 .110

n × 3.U dm
Ilv max N-2 =

.103= 106,15 (A)

=

I max
J kt

Fkt =

=

106,15
1 .1

= 96,50 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 95 với dòng điện cho phép Icp = 330 A
∗

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : đoạn dây N-1 khi xảy ra sự cố thì có 2 trường hợp
vận hành sự cố:

-Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-1
-Trường hợp sự cố đứt đoạn dây 1-2
Vì điểm phụ tải 2 là điểm phụ tải phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-1 là nguy hiểm
hơn.
Công suất trên đoạn dây N- 2 khi sự cố đứt đoạn N- 1 là:
•

ṠN-2 =

S

•

S max 2

max 1

+

= (20+9,8i) + (23+11,27i) = 43+21,07i (MVA)

432 + 21,07 2
3.110

scN − 2

I

=

.10 = 251,33 (A)
cp

scN − 5

I

3

= 251,33 (A) < 0,8.I = 0,8.330 = 264(A)
=> thỏa mãn điều kiện phát nóng.

Đoạn dây 1-2:
•

Chọn tiết diện dây dẫn.

S1− 2

4,84 2 + 2,37 2

n × 3.U dm
Ilv max 1-2 =

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

1 × 3.110

=

22

.103= 28,28 (A)

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

I max
J kt

Fkt =

=

28,28
1.1

= 25,71 mm2

Để chọn tiết diện dây dẫn thõa mãn điều kiện vầng quang : Ftc > 70 mm2
Nên ta chọn AC – 70 với dòng điện cho phép Icp = 265 A
∗

+ Kiểm tra điều kiện phát nóng : đoạn dây 1-2 khi xảy ra sự cố thì có 2 trường hợp
vận hành sự cố:

-Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-1
-Trường hợp sự cố đứt đoạn dây N-2
Vì điểm phụ tải 2 là điểm phụ tải phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-2 là nguy hiểm
hơn.
Công suất trên đoạn dây 1-2 khi sự cố đứt đoạn N- 2 là:
Ṡsc1-2 = Ṡmax2 = 23+11,27i (MVA)

S sc1−2

23 2 + 11,27 2

n × 3.U dm
Isc1-2 =

1 × 3.110

.103 = 134,43 (A)

=

Isc1-2 = 134,43 (A) < 0,8.Icp = 0,8.265= 212 (A)
=> thỏa mãn điều kiện phát nóng
Tương tự với các đoạn dây N-3, N-4, N-5, N-6, N-7 lấy kết quả từ phương án hình tia .

3.3.4. Tính tổn thất điện áp.
Công thức tính toán tương tự phương án hình tia ta được bảng 3.3.2 :
ĐD
N-1
N-2
1_2
N-3
N-4
N-5
N-6
N-7

Loại
dây
AC-120
AC-95
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-70
AC-95

Pi
(MW)
24,84
18,16
4,84
27
30
31
28
32

Qi
(MVAr)
12,17
8,9
2,37
13,23
14,7
15,19
13,72
15,68

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

Ro
(Ω/km)
0,27
0,33
0,45
0,45

0,45
0,45
0,45
0,33

23

Xo
(Ω/km)
0,423
0,429
0,44
0,44
0,44
0,44
0,44
0,429

Li
(km)
60
90,55
31,62
36,06
78,1
63,25
40
50

Ri (Ω) Xi (Ω)

8,1
14,94
7,11
8,11
17,57
14,23
9
8,25

12,69
19,42
6,96
7,93
17,18
13,92
8,8
10,73

ΔUbti
(%)
2,94
3,67
0,42
2,68
6,44
5,39
3,08
3,57

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

ΔUsci
(%)
5,88
7,34
0,84
5,36
12,88
10,78
6,16
7,14


Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Ta có Ubt max=7,03% < Ucpbt=15 %. Vậy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép
bình thường
Usc max=14,06% < Ucpsc =20%. Vậy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép sự
cố.
Vậy phương án lưới kín thỏa mãn điều kiện kỹ thuật.

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

24

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận

Đồ án lưới điện khu vực

Trường đại học Điện Lực

Chương IV: Tính toán chi tiêu kinh tế.
Chọn phương án tối ưu
*************
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.
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.

4.1. Cơ sở lý thuyết
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
a vh : Hệ số khấu hao hao mòn vận hành sửa chữa thiết bị,với đường dây trên
không các cấp điện áp avh = 0,04
V: tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây
V = x. ΣV0.li

Với đường dây đơn thì:

x=1

Với đường dây kép thì:

x=1,6

V0: Suất đầu tư cho 1 km đường dây nhánh thứ i, tiết diện Fi.
li.: Chiều dài đường dây nhánh thứ i, (km)
C: giá điện năng tổn thất, C = 700đ/1kWh
Giá dây dẫn ( trong nội dung đồ án chọn cột bê tông cốt thép)

SV: Hoàng Mạnh Tuấn Lớp D8H3

25

GVHD: Th.s Nguyễn Đức Thuận