cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện

Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Lời nói đầu
Nền công nghiệp trên thế giới đang phát triển nh vũ bão với những thành tựu
đáng kinh ngạc. Sự phát triển đó dựa trên nền tảng là sự tiến bộ của các ngành năng
lợng và đặc biệt là điện năng. Ngành công nghiệp khai thác cũng nh sự xuất hiện
của hàng trăm nhà máy điện với công suất rất lớn đã chứng minh điều đó. Không
nằm ngoài qui luật đó, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở nớc ta cũng rất
cần đến một hệ thống cung cấp và phân phối năng lợng hoàn chỉnh. Vì thế, nhu cầu
nâng cấp hay xây mới hệ thống điện ngày một cấp bách và là vấn đề lớn đặt ra cho
nhà nớc.
Nắm bắt đợc vấn đề đó, trong giáo trình của bộ môn Hệ thống Điện trờng ĐH
Bách Khoa HN, có môn học thiết kế lới điện. Để hoàn thành tốt môn học này, sinh
viên phải biết áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế một mạng điện khu vực
hoàn chỉnh. Đây là bớc tập dợt quan trọng để sinh viên biết cách thực hiện công
việc thiết kế sao cho đảm bảo nhu cầu của phụ tải, khắc phục kịp thời sự cố và cũng
để giảm thiểu tốn kém cho nhà nớc.
Trong quá trình làm đồ án em rất biết ơn các thầy cô trong bộ môn hệ thống
điện, em xin đặc biệt gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Văn Đạm và thầy Trần Bách
đã hớng dẫn em hoàn thành tốt đồ án này.
Kính chúc các thầy cô dồi dào sức khoẻ !
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2003
Sinh viên
TÔ nHậT TÂN

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

1


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

chơng i

Cân bằng công suất tác dụng
và phản kháng trong mạng điện
I.Cân bằng công suất tác dụng.
Giả thiết nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho mạng điện.
PF = Pyc = m Ppt + Pmd + Ptd + Ptd .

Trong đó:
PF : tổng công suất phát.
Pyc tổng công suất yêu cầu.

m: hệ số đồng thời.

P

td

P
P

pt

: tổng công suất các phụ tải

td

: tổng công suất tự dùng trong nhà máy điện, đối với mạng điện

P

: tổng công suất dự trữ của hệ

= 0.
dt

P

thống, Pdt = 0

= P 1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 = 30 + 30 + 35 + 35 + 25 + 25 = 180 MW

pt

P

md

do đó

= 5 o 0. Ppt =

5.180
= 9 MW
100

PF = Pyc = 180 + 9 = 189 MW

II.Cân bằng công suất phản kháng:
Công suất phản kháng do nguồn phát ra là: QF = PF tg F với cos F = 0,85.

tg F = 0,62 Q F = 189.0,62 = 117,18MVAr

Tổng công suất phản kháng mà hệ thống tiêu thụ là:
Q yc = Q pt + Qba + QL Qc + Qtd + Qdt .

Coi công suất tự dùng và công suất dự trữ bằng không: Qtd = Qdt = 0.
Tổng công suất phản kháng trên đờng dây bằng tổng công suất phản kháng
do điện dung của đờng dây phát ra:

Q

L

= Qc .

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

2


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Q

6

pt

Q

= Pi tg i = 180.0,62 = 111,6MVAr
1

ba

= 15 0 0 . Q pt = 15 0 0 .111,6 = 16,74 MVAr

Tổng công suất phản kháng trong các MBA.
Q yc = Q pt + Qba = 111,6 + 16,74 = 128,34MVAr

Ta có Q F = 117,18 > Q yc = 128,34 nên ta phải bù sơ bộ:
Qb = Q yc Q F = 128,34 117,18 = 11,16 MVAr

Do các phụ tải có hệ số công suất xa nhau nên ta sẽ bù cho phụ tải ở xa nhất.
Cụ thể trong đồ án ta sẽ bù sơ bộ cho phụ tải thứ 4.
tg 4 F =

Qb 11,16
=
= 0,32 cos 4 F 0,953
P4
35

Lợng công suất phản kháng trong hệ thống sẽ bù cho phụ tải thứ 4 đến hệ số
công suất là: 0,95
Bảng số liệu tính toán sơ bộ
Số liệu

Phụ tải 2

Phụ tải 3

Phụ tải 4 Phụ tải 5

Phụ tải 6

Pmax , MW 30
Qmax,MVAr 18,6

30
18,6

35
21,7

35
11,16

25
15,5

25
15,5

0,85

0,85

0,85

0,95

0,85

0,85

Cos

Phụ tải 1

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

3


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
chơng II

chọn phơng án hợp lý về kinh tế, kỹ thuật
I .Phơng án I
1. Sơ đồ nối dây:

0
1
6

3
2

5

4

Thông số của sơ đồ nối dây
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km

O-6
50
31
56,57

0-3
70
32,86
67

0-1
60
37,2
53,85

6-5
25
15,5
51

3-4
35

11,16
60,83

1-2
30
18,6
50

2.Tính điện áp danh định cho hệ thống:
Điện áp danh định của hệ thống đợc xác định theo công thức kinh nghiệm
U i = 4,43. Li + 16.Pi

Li:chiều dài đoạn thứ i,km
Pi:công suất tác dụng chạy trên đoạn đờng dây thứ i,MW
Từ công thức trên ta có ( ta quy ớc là U1 thì ứng với đoạn 0-6 và tơng tự )

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

4


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
U 2 = 4,43. 67 + 16.70 = 152,62kV
U 3 = 4,43. 53,85 + 16.60 = 141kV
U 4 = 4,43. 51 + 16.25 = 94,08kV
U 5 = 4,43. 60,83 + 16.35 = 110,38kV
U 6 = 4,43. 63,25 + 16.56 = 102kV

Vậy ta chọn điện áp danh định của lới điện là 110kV.
3. Xác định tiết diện dây dẫn của các đoạn đờng dây:

Dự kiến dùng dây AC, cột thép, Dtb=5m.
Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn.
Tra phụ lục trong giáo trình Mạng lới điện 1 với dây AC và Tmax=5000h
tađợc Jkt=1,1A/mm2.
Dòng điện chạy trên các đoạn đờng dây đợc tính theo công thức.
I=

P2 + Q2
n. 3.U dd

FTT =

I
J KT

=

.10 3
I
1,1

Xét chi tiết từng đoạn:
*Đoạn 0-6:
I 06 =

50 2 + 312
2. 3.110

.10 3 = 154,39 A F0 6 =

I 06 154,39
=
= 140,35mm 2
J kt
1,1

I0-6 SC=2.I0-6= 308,78 A
Vậy ta chọn FTC 0-6= 150mm2 với ICP =445A>Isc=308,78A
*Đoạn 0-3:
I 0 3 =

70 2 + 32,9 2
2. 3.110

.10 3 = 202,95 A F03 =

I 0 3 216,15
=
= 184,5mm 2
J kt
1,1

I0-3 SC=2.I0-3=405,9A
Vậy ta chọn FTC 0-3=185 mm2 với ICP=510A>Isc=432,5A
*Đoạn 0-1:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

5

Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
60 2 + 37,2 2

I 0 1 =

2. 3.110

I 0 1 185,27
=
= 168,42mm 2
J kt
1,1

.10 3 = 185,27 A F01 =

I0-1 SC =2.I0-4=370,53 A
Vậy ta chọn FTC 0-1=150mm2 với ICP=445A>ISC=370,53A
*Đoạn 6-5:
I 6 5 =

25 2 + 15,5 2
2. 3.110

.10 3 = 77,195 A F6 5 =

I 6 5 77,195
=
= 70,18mm 2
J kt

1,1

I6-5 SC =2.I6-5=154,39 A
Vậy ta chọn FTC 6-5=70mm2 với ICP=265A>Isc=154,39 A
*Đoạn 3-4:
I 3 4 =

35 2 + 11,16 2
2. 3.110

.10 3 = 96,4 A F3 4 =

I 3 4 108,07
=
= 87,64mm 2
J kt
1,1

I3-4 SC=2.I3-4=192,8A
Vậy ta chọnFTC3-4=95mm2 với ICP=330A>Isc=216,15 A
*Đoạn 1-2:
I 1 2 =

30 2 + 18,6 2
2. 3.110

.10 3 = 92,634 A F1 2 =

I 1 2 92,634
=

= 84,212mm 2
J kt
1,1

I1-2 SC =2.I1-2=185,27 A
Vậy ta chọn FTC1-2=70mm2 với ICP=265A>Isc=185,27A.
Từ tiết diện tìm đợc của các đoạn đờng dây,tra phụ lục trong giáo trình
Mạng lới điện 1 ta đợc bảng sau:
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVAr
L, km
FTT , mm2
FTC , mm2
r0, /km
X0, /km
B0, 10-6S/km
R,

0-6
50
31
56,57
140,35
150
0,21
0,416
2,74
5,94

0-4
70
43,4
67
184,5
185
0,17
0,409
2,82
5,695

0-1
60
37,2
53,85
168,42
150
0,21
0,416
2,74
5,6543

6-5
25
15,5
51
70,18
70
0,45
0,44

2,58
11,475

3-4
35
21,7
60,83
87,64
95
0,33
0,429
2,65
10,037

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

1-2
30
18,6
50
84,2
70
0,45
0,44
2,58
11,25

6

Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
11,77
310

X,
B, 10-6S

13,94
377,9

11,201
295,1

11,22
263,16

13,048
322,4

11
258

4.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố.
Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây đợc tính theo công thức
U i

0

0

=

( P .R
i

i

+ Qi . X i )

2
U dm

.100

Trongđó:
Pi, Qi :Công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn thứ i.
Ri, Xi :điện trở và điện kháng của đoạn thứ i.
Xét từng đoạn:
*Đoạn 0-6-5:
U 065 BT 0 0 =
=

P06 .R06 + Q06 . X 06 + P65 .R65 + Q65 . X 65
.100%
2
U dm

50.5,94 + 31.11,77 + 25.11,48 + 15,5.11,22
.100% = 9,3 0 0
110 2

Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-6:
R06 sc = 5,94.2 = 11,88; X 06 sc = 11,77.2 = 23,54
U 065 SC % =
=

P06 .R06 sc + Q06 . X 06 sc + P21 .R 21 + Q21 . X 21
.100
2
U dm

50.11,88 + 31.23,54 + 25.11,48 + 15,5.11,22
.100 = 14,75 0 0
2
110

*Đoạn 0-3-4:
U 034 BT % =
=

P03 .R03 + Q03 . X 03 + P34 .R34 + Q34 . X 34
.100%
2
U dm

70.5,7 + 32,9.13,94 + 35.10,04 + 11,16.13,05
.100 = 11,2 0 0
110 2

Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-3:

R03 sc = 5,7.2 = 11,4; X 03 sc = 13,94.2 = 27,88
U 034 SC % =
=

P03 .R03 + Q03 . X 03 + P34 .R34 + Q34 . X 34
.100%
2
U dm

70.11,4 + 32,9.27,88 + 35.10,04 + 11,16.13,05
.100% = 18,27 0 0
110 2

*Đoạn 0-1-2:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

7


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
U 012 BT % =
=

P01 .R01 + Q01 . X 01 + P12 .R12 + Q12 . X 12
.100%
2
U dm

60.5,65 + 37,2.11,2 + 30.11,25 + 18,6.11

.100 = 10,73 0 0
110 2

Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-1:
R01sc = 5,65.2 = 11,3; X 01sc = 11,2.2 = 22,4
U 012 BT % =
=

P01 .R01 + Q01 . X 01 + P12 .R12 + Q12 . X 12
.100%
2
U dm

60.11,3 + 37,2.22,4 + 30.11,25 + 18,6.11
.100% = 17 0 0
110 2

5.Tổng kết phơng án 1.
U max BT % = 11,2% < 15%
U max sc % = 18,27% < 20%

Vậy phơng án 1 thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.

II .Phơng án II:
1.Sơ đồ nối dây:

0
1
6

3
2

5
4
Thông số của sơ đồ nối dây.

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

8


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km

O-6
25
15,5
56,57

0-5
25
15,5
94,87

0-3
70

32,9
67,08

0-1
60
37,2
53,85

3-4
35
11,16
60,83

1-2
30
18,6
50

2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Tơng tự nh phơng án 1, ta có những số liệu sau:
Điện áp danh định của mạng là 110 kV.
Dự kiến dùng dây AC, cột thép, Dtb=5m.
Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn.
Tra phụ lục trong giáo trình Mạng lới điện 1 với dây AC và Tmax=5000h tađợc
Jkt=1,1A/mm2.
Tính FTT, ta lập đợc bảng sau:
Đoạn
Pmax, MW
Qmax , MVAr
L, km

FTT , mm2
FTC, mm2
r0, /km
x0, /km
b0, 10-6S/km
R,
X,
B, 10-6S

O-6
25
15,5
56,57
70,18
70
0,45
0,44
2,58
12,73
12,45
291,9

0-5
25
15,5
94,87
70,18
70
0,45
0,44

2,58
21,35
20,87
489,5

0-3
70
32,9
67,08
184,5
185
0,17
0,409
2,82
5,702
14,76
378,3

0-1
60
37,2
53,85
168,42
185
0,17
0,409
2,82
4,5773
11,012
303,71

3-4
35
11,16
60,83
87,64
95
0,33
0,429
2,65
10,04
13,05
322,4

1-2
30
18,6
50
84,21
95
0,33
0,429
2,65
8,25
10,73
265

3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố:
*Đoạn 0-3-4:
Tính tơng tự nh phơng án 1 ta đợc:

034 BT % = 11,2%
034 SC % = 18,27%

*đoạn 0-1-2:
Tính tơng tự nh phơng án 1 ta đợc:
012 BT % = 10,73%
012 SC % = 17%

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

9


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
*đoạn 0-5:
25.21,35 + 15,5.20,87
= 7,1%
110 2
25.42,7 + 15,5.41,74
05 SC % =
= 14,2%
110 2
05 BT % =

*đoạn 0-6:
25.12,73 + 15,5.12,45
= 4,2%
110 2
25.25,46 + 15,5.24,9
06 SC % =

= 8,4%
110 2
06 BT % =

4.Tổng kết phơng án 2.
U max BT % = 11,2% < 15%
U max sc % = 18,27% < 20%

Vậy phơng án 2 thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.

III .Phơng án III.
1.Sơ đồ nối dây.

0
1
6

3
2

5
4
Thông số của sơ đồ nối dây.

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

10


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km

O-6
50
31
56,57

0-4
35
11,16
121,65

0-3
35
21.7
67,08

0-1
60
37.2
53,85

6-5
25
15.5
50,99

1-2
30
18.6
50

2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Tơng tự nh phơng án 1, ta có những số liệu sau:
Điện áp danh định của mạng là 110 kV.
Dự kiến dùng dây AC, cột thép, Dtb=5m.
Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn.
Tra phụ lục trong giáo trình Mạng lới điện 1 với dây AC và Tmax=5000h tađợc
Jkt=1,1A/mm2.
Tính FTT, ta lập đợc bảng sau:
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVAr
L, km
FTT , mm2
Ftc, mm2
r0, /km
X0, /km
B0, 10-6S/km
R,
X,
B, 10-6S

O-6
50
31
56,57

140,4

0-4
35
11,16
121,65
87,64

0-3
35
21,7
67,08
98,25

0-1
60
37,2
53,85
168,42

6-5
25
15,5
50,99
70,18

1-2
30
18,6
50

84,21

150
0,21
0,416
2,74
5,94
11,77
310

95
0,33
0,429
2,65
20,07
25,3
644,7

95
0,33
0,429
2,65
11,07
13,95
355,5

185
0,17
0,409
2,82

4,5773
11,012
303,71

70
0,45
0,44
2,58
11,47
11,22
263,1

95
0,33
0,429
2,65
8,25
10,73
265

3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố.
Tính tơng tự phơng án 1 ta đợc
*đoạn 0-6-5:
065 BT % = 9,3%
065 SC % = 14,75%

*đoạn 0-1-2:
012 BT % = 10,73%
012 SC % = 17%

*đoạn 0-4:.

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

11


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
35.20,07 + 11,16.25,3
= 8,14%
110 2
35.40,14 + 11,16.50,6
04 SC % =
= 16,28%
110 2
04 BT % =

*đoạn 0-3:
35.11,07 + 21,7.13,95
= 5,7%
110 2
35.22,14 + 21,7.27,9
04 SC % =
= 11,4%
110 2
03 BT % =

4.Tổng kết phơng án 3.
U max BT % = 8,14% < 15%
U max SC % = 16,28% < 20%

Vậy phơng án 3 thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.

IV .Phơng án IV.
1.Sơ đồ nối dây.
0
1
6

3
2

5
4
Thông số của sơ đồ nối dây.
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar

O-6
25
15,5

0-5
60
26,66

0-3
35
21,7

0-1
60
37,2

5-4
35
11,16

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

1-2
30
18,6

12


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
L, km

56,57

94,87

67,08

53,85

58,31

50

2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Tơng tự nh phơng án 1, ta có những số liệu sau:
Điện áp danh định của mạng là 110 kV.
Dự kiến dùng dây AC, cột thép, Dtb=5m.
Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn.
Tra phụ lục trong giáo trình Mạng lới điện 1 với dây AC và Tmax=5000h tađợc
Jkt=1,1A/mm2.
Tính FTT, ta lập đợc bảng sau:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

13


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km
FTT , mm2
FTC, mm2
r0, /km
X0, /km
B0, 10-6S/km
R,
X,
B, 10-6S

O-6
25
15,5
56,57
70,18
70
0,45
0,44
2,58
12,73
12,45
291,9

0-5
60
26,66
94,87
156,6
150
0,21
0,416
2,74
9,96
20,87
519,9

0-3
35
21,7

67,08
98,25
95
0,33
0,429
2,65
11,07
14,76
355,5

0-1
60
37,2
53,85
168,42
185
0,17
0,409
2,82
4,58
11,01
303,71

5-4
35
11,16
58,31
87,64
95
0,33

0,429
2,65
9,62
12,51
309

1-2
30
18,6
50
84,21
95
0,33
0,429
2,65
8,25
10,73
265

3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố.
Tính tơng tự phơng án 1 ta đợc:
*đoạn 0-6:
25.12,73 + 15,5.12,45
= 4,2%
110 2
25.25,46 + 15,5.24,9
06 SC % =
= 8,4%
110 2
06 BT % =

*đoạn 0-5-4:
60.9,96 + 26,66.20,87 + 35.9,62 + 11,16.12,51
= 13,47%
110 2
60.19,92 + 26,66.41,74 + 35.9,62 + 11,16.12,51
054 SC % =
= 23%
110 2
054 BT % =

.
*đoạn 0-3:
35.11,07 + 21,7.14,76
= 5,85%
110 2
35.22,14 + 21,7.29,52
03 SC % =
= 11,7%
110 2
03 BT % =

*đoạn 0-1-2:.
012 BT % = 10,73%
012 SC % = 17%

4.Tổng kết phơng án 4.

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

14


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
U max BT % = 13,47% < 15%
U max SC % = 23% > 20%

Vậy phơng án 4 không thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.

V .Phơng án V:
1Sơ đồ nối dây.
0
1
6

3
2

5
4
Thông số của sơ đồ nối dây.
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km

O-6
25
15,5
56,57

2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.

0-5
25
15,5
94,87

0-4
35
11,16
121,65

0-3
35
21,7
67,08

0-1
60
37,2
53,85

1-2
30
18,6
50

Tơng tự nh phơng án 1, ta có những số liệu sau:
Điện áp danh định của mạng là 110 kV.

Dự kiến dùng dây AC, cột thép, Dtb=5m.
Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn .
Tra phụ lục trong giáo trình Mạng lới điện 1 với dây AC và Tmax=5000h tađợc
Jkt=1,1A/mm2.
Tính FTT, ta lập đợc bảng sau:
Đoạn

O-6

0-5

0-4

0-3

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

0-1

1-2
15


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km
FTT , mm2
FTC, mm2
r0, /km

X0, /km
B0, 10-6S/km
R,
X,
B, 10-6S

25
15,5
56,57
70,18
70
0,45
0,44
2,58
12,73
12,45
291,9

25
15,5
94,87
70,18
70
0,45
0,44
2,58
21,35
20,87
489,5

35
11,16
121,65
87,64
95
0,33
0,429
2,65
20,07
26,76
644,7

35
21,7
67,08
98,25
95
0,33
0,429
2,65
11,07
14,39
355,52

60
37,2
53,85
168,4
185
0,17

0,409
2,82
4,58
11,01
303,7

30
18,6
50
84,21
95
0,33
0,429
2,65
8,25
10,73
265

3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố:
Tính tơng tự phơng án 1 ta đợc
*đoạn 0-6:
25.12,73 + 15,5.12,45
= 4,2%
110 2
25.25,46 + 15,5.24,9
06 SC % =
= 8,4%
110 2
06 BT % =

*đoạn 0-5:
25.21,35 + 15,5.20,87
= 7,1%
110 2
25.42,7 + 15,5.41,74
05 SC % =
= 14,2%
110 2
05 BT % =

*đoạn 0-4:.
35.20,07 + 11,16.25,3
= 8,14%
110 2
35.40,14 + 11,16.50,6
04 SC % =
= 16,28%
110 2
04 BT % =

*đoạn 0-3:
35.11,07 + 21,7.13,95
= 5,7%
110 2
35.22,14 + 21,7.27,9
04 SC % =
= 11,4%
110 2
03 BT % =

*đoạn 0-1-2:.
012 BT % = 10,73%
012 SC % = 17%

4.Tổng kết phơng án 5:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

16


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
U max BT % = 8,14% < 15%
U max SC % = 16,28 < 20%

Vậy phơng án 5 thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.

VI .Phơng án VI:
1.Sơ đồ nối dây:
0
1
6

3
2

5
4

Trong phơng án, ta chỉ xét đoạn đờng dây kín, các đoạn đờng dây kia đã đợc

tính toán trong các phơng án ở trên.
Thông số của sơ đồ nối dây:
S1=P1+jQ1=30+j18,6 (MW)
S2=P2+jQ2=30+j18,6 (MW)
Đoạn
L(km)

O-1
53,85

1-2
50

0-2
100

Giả sử tiết diện dây dẫn trên mạng điện kín là bằng nhau, theo công thức
tính toán của mạng điện kín, ta có:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

17


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
S 01 =
=

S1 (l12 + l 02 ) + S 2 .l 20
l 01 + l12 + l 20

(30 + j18,6)(50 + 100) + (30 + j18,6).100
= 36,79 + j 22,81( MVA)
53,85 + 50 + 100

Từ đó, ta tính toán đợc công suất trên các đoạn đờng dây tiếp theo:
S12 = S01 S1 = 36,79 + j 22,81 30 j18,6
= 6,79 + j 4,21( MVA)
S (l + l ) + S1.l10
S02 = 2 21 10
l02 + l21 + l10
(30 + j18,6)(50 + 53,85) + (30 + j18,6).53,85
100 + 50 + 53,85
= 23,21 + j14,39( MVA)
=

Nh vậy điểm 2 là điểm phân công suất trong mạng.
2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Tơng tự nh phơng án 1, ta có những số liệu sau:
Điện áp danh định của mạng là 110 kV.
Dự kiến dùng dây AC, cột thép, Dtb=5m.
Ta dùng phơng pháp mật độ kinh tế của dòng điện để chọn tiến diện dây dẫn.
Tra phụ lục trong giáo trình Mạng lới điện 1 với dây AC và Tmax=5000h tađợc
Jkt=1,1A/mm2.
Tính FTT, ta lập đợc bảng sau:
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km
FTT , mm2

FTC, mm2
r0, /km
X0, /km
B0, 10-6S/km
R,
X,
B, 10-6S

O-1
36,79
22,81
53,85
206,6
240(ACO)
0,131
0,401
2,85
7,06
21.6
153

1-2
6,79
4,21
50
38
50
0,63
0,45
2.53

31,5
20
126.5

0-2
23,21
14,39
100
130,3
150
0,21
0,416
2.74
20.1
40
474

3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây ở chế độ bình thờng và khi sự cố:
*Đoạn mạch kín:
Tổn thất điện áp ở chế độ bình thờng:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

18


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
U BT % =

36,79.7,06 + 22,81.21,6 + 6,79.31,5 + 4,21.20 + 23,21.20,1 + 14,39.40

= 17,28%
110 2

Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố (khi đứt đoạn đờngdây 0-1):
U BT % =

6,79.31,5 + 4,21.20 + 23,21.20,1 + 14,39.40
= 11,05%
110 2

*đoạn 0-6-5:
065 BT % = 9,3%
065 SC % = 14,75%

*Đoạn 0-3-4:
034 BT % = 11,2%
034 SC % = 18,27%

4.Tổng kết phơng án 6:
U max BT % = 17,28% > 15%
U max SC % = 18,27 < 20%

Nh vậy phơng án 6 không thoả mãn yêu cầu kỹ thuật.

V.Tổng kết các phơng án về chỉ tiêu kỹ thuật.
Ta có bảng tổng kết sau.
U %

U max bt %
U max sc %

Ghi chú

I
11,2
18,27
Đạt

VI.So sánh về kinh tế.

Phơng án
II
III
11,2
8,14
18,27
16,28
Đạt
Đạt

IV
13,47
23
Không đạt

V
8,14
16,28
Đạt

VI
17,28
18,27
Không đạt

Giả thiết các phơng án có cùng số lợng MBA, dao cách ly máy cắt điện.Ta so
sánh về mặt kinh tế giữa các phơng án nhờ hàm chi phí hàng năm Z, phơng án nào
có Zmin đợc coi là phơng án tối u nhất.
Hàm chi phí Z đợc tính theo công thức:
Z = ( a vh + atc ).K d + A.C

Trong đó:
avh : hệ số vận hành, đờng dây dùng cột thép
avh=0,07

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

19


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
atc : hệ số tiêu chuẩn
atc=0,125
C : giá 1kW điện năng tổn thất
C=500đ/kW.h=5.105đ/MWh
A : tổn thất điện năng hàng năm.
A = . Pi

: thời gian tổn thất công suất lớn nhất
=(0,124+Tmax.10-4)2.8760

=(0,124+5000.10-4)2.8760
=3411 (h)

P : tổng tổn thất công suất ở chế độ cực đại
i

Pi =

Pi 2 + Qi2
.Ri
U dm2

Kd: tổng vốn đầu t xây dựng đờng dây
K d = K 0i .l i
i

Koi: giá 1km đờng dây tiết diện Fi, với đờng dây 2 mạch ta nhân hệ số 1,6
vậy ta có công thức tính Z:
Z = ( 0,07 + 0,125).K d + 3411.5.10 5. Pi

= 0,195.K d + 17055.10 5. Pi

Sau đây là bảng giá xây dựng 1km đờng dây trên không điện áp 110kV, 1
mạch, cột thép :
Loại dây
K0, 106đ/km

AC-70
208

AC-95
283

AC-120
354

AC-150
403

AC-185
441

Tính chi tiết từng phơng án:
1.Phơng án 1:
*đoạn 0-6:
Dây AC-150
K 06 = 1,6.403.10 6 .56,57 = 36,5.10 9 d
P06 =

50 2 + 312
.5,94 = 1,7 MW
110 2

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

20


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
*đoạn 0-4:

Dây AC-185
K 04 = 1,6.441.10 6 .67 = 47,28.10 9 d
P04 =

70 2 + 43,4 2
.5,7 = 3,19 MW
110 2

*đoạn 0-1:
Dây AC-150
K 01 = 1,6.403.10 6 .53,85 = 34,72.10 9 d
60 2 + 37,2 2
P01 =
.5,65 = 2,33MW
110 2

*đoạn 6-5
Dây AC-70
K 65 = 1,6.208.10 6 .51 = 16,97.10 9 d
P65 =

25 2 + 15,5 2
.11,48 = 0,82 MW
110 2

*đoạn 3-4:
Dây AC-95
K 34 = 1,6.283.10 6 .60,83 = 27,54.10 9 d
P34 =

35 2 + 21,7 2
.10,04 = 1,4MW
110 2

*đoạn 1-2:
Dây AC-70
K 12 = 1,6.208.10 6 .50 = 16,64.10 9 d
P12 =

30 2 + 18,6 2
.11,25 = 1,16 MW
110 2

Từ kết quả trên ta lập đợc bảng sau
Đoạn
K, 109đ
P , MW

0-6
36,48
1,7

0-4
47,28
3,19

0-1
34,72
2,33

6-5
16,97
0,82

3-4
27,54
1,4

1-2
16,64
1,16

Ta có:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

21


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
K d = K 06 + K 04 + K 01 + K 65 + K 34 + K 12
= (36,48 + 47,28 + 34,72 + 16,97 + 27,54 + 16,64).10 9
= 179,6.10 9 (d )

P = 1,7 + 3,19 + 2,33 + 0,82 + 1,4 + 1,16 = 10,6MW
i

Z = 0,195.K d + 17055.10 5.10,6
= 53,1.10 9 d

2.Phơng án 2.
Tính tơng tự phơng án 1 ta có bảng sau
Đoạn
K,109đ
P ,MW

0-6
18,83
0,91

0-5
31,6
1,53

0-3
47,33
2,819

0-1
38
1,89

3-4
27,5
1,12

0-1
38
1,89

6-5
17
0,82

1-2
22,6
0,85

Ta có:
Z = 0,195.K d + 17055.10 5 . Pi
= 0,195.185,91.10 9 + 1,7.10 9 .9,1
= 51,79.10 9 ( d )

3.Phơng án 3.
Tính tơng tự phơng án 1 ta có bảng sau
Đoạn
K,109đ
P ,MW

0-6
36,48
1,699

0-4
55,1
2,24

0-3
30,37
1,551

1-2
22,6
0,85

Ta có:
Z = 0,195.K d + 17055.10 5 . Pi
= 0,195.199,53.10 9 + 1,7.10 9 .9
= 54,34.10 9 (d )

4.Phơng án 5.
Tính tơng tự phơng án 1 ta có bảng sau
Đoạn
K,109đ
P ,MW

0-1
18,83
0,91

0-2
31,6
1,53

2-3
55,08
2,239

0-4
30,4

1,55

0-5
38
1,89

0-6
22,6
0,85

Ta có:

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

22


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
Z = 0,195.K d + 17055.10 5 . Pi
= 0,195.196,49.10 9 + 1,7.10 9 .8,96
= 53,6.10 9 ( d )

5.Tổng kết các phơng án.

Các chỉ tiêu
U max BT %
U max SC %

Z, 109đ

I
11,2
18,27
53,1

Phơng án
II
11,2
18,27
51,79

III
8,14
16,28
54,34

V
8,14
16,28
53,6

Ta thấy, các phơng án có độ chênh nhau về kinh phí là nhỏ hơn 5% nên
đợc xem là tơng đơng nhau. Vì thế, ta lựa chọn phơng án tối u theo kinh nghiệm.
Các phụ tải đều là loại 1, ta sẽ u tiên cho phơng án 5 vì phơng án này sử dụng sơ đồ
hình tia nên độ tin cậy cao hơn, đồng thời tổn thất điện áp cũng nhỏ hơn.
Thông số của phơng án 5 là:
Đoạn
Pmax, MW
Qmax, MVar
L, km

FTT , mm2
FTC, mm2
r0, /km
X0, /km
B0, 10-6S/km
R,
X,
B, 10-6S

O-6
25
15,5
56,57
70,18
70
0,45
0,44
2,58
12,73
12,45
291,9

0-5
25
15,5
94,87
70,18
70
0,45
0,44

2,58
21,35
20,87
489,5

0-4
35
11,16
121,65
87,64
95
0,33
0,429
2,65
20,07
26,76
644,7

0-3
35
21,7
67,08
98,248
95
0,33
0,429
2,65
11,07
14,39
355,52

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

0-1
60
37,2
53,85
168,4
185
0,17
0,409
2,82
4,58
11,01
303,7

1-2
30
18,6
50
84,21
95
0,33
0,429
2,65
8,25
10,73
265

23

Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội

CHƯƠNG III

Chọn số lợng ,công suất các MBA và các
sơ đồ trạm sơ đồ mạng điện
I. Chọn số lợng, công suất các máy biến áp trong các trạm hạ áp:
Đối với mạng điện 110kV và hộ tiêu thụ loại I, ta chọn kiểu máy biến áp
biến áp pha hai cuộn dây 110/10 kV có điều chỉnh dới tải. Đồng thời ta phải sử
dụng đờng dây 2 mạch kết hợp với hai máy biến áp vận hành song song.
Công suất của các máy biến áp phải đợc chọn sao cho đảm bảo cung cấp
điện trong tình trạng làm việc bình thờng tơng ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các
máy biến áp đều làm việc. Khi có một máy biến áp bất kì nghỉ do sự cố hay sửa
chữa, các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải đảm bảo đủ
công suất cần thiết. Hệ số quá tải của máy biến áp cho là k = 1,4 (không cho phép
quá tải của máy biến áp vợt quá 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ).
Công suất của các máy biến áp đợc chọn theo công thức sau:
S max
k .( n 1)

S dm =

trong đó

Smax: công suất tổng yêu cầu lúc phụ tải cực đại
k: hệ số quá tải (k = 1,4)
n: số máy biến áp (n = 2)
Trong phạm vi đồ án môn học này, ta coi công suất định mức của máy biến áp đã đợc hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu (nhiệt độ)

II. Tính chi tiết cho từng phụ tải :
*Phụ tải 1:
S max =
S dm

Pmax
30
=
= 35,29
cos 0,85

S max
35,29
=
= 25,21
k .( n 1) 1,4.( 2 1)

MVA
MVA

chọn hai máy biến áp loại TPDH - 32000/110
* Phụ tải 2:
S max =

Pmax
30
=
= 35,29
cos 0,85

MVA

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

24


Khoa Điện - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội
S dm

S max
35,29
=
= 25,21 MVA
k .( n 1) 1,4.( 2 1)

chọn hai máy biến áp loại TPDH - 32000/110
* Phụ tải 3:
S max =

Pmax
35
=
= 41,18
cos 0,85

MVA

S dm

S max
41,18
=
= 29,41
k .( n 1) 1,4.( 2 1)

MVA

chọn hai máy biến áp loại TPDH - 32000/110
* Phụ tải 4:
S max =
S dm

Pmax
35
=
= 36,73
cos 0,953

MVA

S max
36,73
=
= 26,23
k .( n 1) 1,4.( 2 1)

MVA

chọn hai máy biến áp loại TPDH - 32000/110
* Phụ tải 5:
S max =
S dm

Pmax
25
=
= 29,41
cos 0,85

S max
29,41
=
= 21
k .( n 1) 1,4.( 2 1)

MVA
MVA

chọn hai máy biến áp loại TPDH - 25000/110
* Phụ tải 6:
S max =
S dm

Pmax
25
=
= 29,41
cos 0,85

S max
29,41
=
= 21
k .( n 1) 1,4.( 2 1)

MVA
MVA

chọn hai máy biến áp loại TPDH - 25000/110
Vậy ta chọn 2 loại MBA là:TPDH-25000/110 và TPDH-32000/110.Tra phụ

Tô Nhật Tân Hệ thống Điện 2 K45

25