đồ án tốt nghiệp môn lưới điện

Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Phụ lục

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI......................................4
0.1 Mở đầu............................................................................................................4
0.2 Nguồn điện.....................................................................................................5
0.3 Các số liệu về phụ tải.....................................................................................5
0.4 Kết luận...........................................................................................................7
CHƯƠNG 1 : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG
THỨC VẬN HÀNH..................................................................................................8
1.1 Mở đầu............................................................................................................8
1.2 Cân bằng công suất tác dụng..........................................................................8
1.3 Cân bằng công suất phản kháng.....................................................................9
1.4 Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy..............................11
1.5 Kết luận.........................................................................................................12
CHƯƠNG 2 : ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN KỸ
THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN..................................................................................13
2.1 Mở đầu..........................................................................................................13
2.2 Đề xuất các phương án nối dây của mạng điện............................................13
2.3 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp cho các
phương án............................................................................................................16
2.4 Kết luận.........................................................................................................49
CHƯƠNG 3 : CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU KINH TẾ ........50
3.1 Phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế.................................................................50
3.2 Tính toán kinh tế cho từng phương án..........................................................51
3.3 Kết luận.........................................................................................................55
CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO
PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN.................................................................................56

3.4 Mở đầu..........................................................................................................56
3.5 Chọn số lượng và công suất máy biến áp.....................................................56
3.6 Sơ đồ nối dây cho các trạm biến áp..............................................................58
3.7 Kết luận.........................................................................................................61
Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

1


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI ĐIỆN....................62
4.1 Mở đầu..........................................................................................................62
4.2 Chế độ phụ tải cực đại..................................................................................62
4.3 Chế độ phụ tải cực tiểu.................................................................................68
4.4 Chế độ sau sự cố...........................................................................................75
4.5 Kết luận.........................................................................................................85
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ..........................................................86
5.1 Tính điện áp tại các nút của lưới điện trong các chế độ phụ tải cực đại, cực
tiểu và sau sự cố...................................................................................................86
5.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm..............................92
CHƯƠNG 6 : CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN....101
6.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện.................................................................101
6.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện.............................................102
6.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện...........................................................102
6.4 Các loại chi phí và giá thành......................................................................103
CHƯƠNG 7 : TÌM HIỀU VỀ ỔN ĐỊNH..............................................................106
7.1 Định nghĩa ổn định của hệ thống điện........................................................106

7.2 Phương trình chuyển động tương đối.........................................................107
CHƯƠNG 8 : LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ VÀ TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP TRƯỚC
KHI XẢY RA SỰ CỐ...........................................................................................109
8.1 Lập sơ đồ thay thế.......................................................................................109
CHƯƠNG 9 : KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA
NHÀ MÁY............................................................................................................118
9.1 Đặc tính công suất khi ngắn mạch..............................................................118
9.2 Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch.......................................................121
9.3 Tính góc cắt và thời gian cắt.......................................................................124
CHƯƠNG 10 : KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA
PHÍA HỆ THỐNG.................................................................................................128
10.1 Đặc tính công suất khi ngắn mạch............................................................128

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

2


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
10.2 Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch.....................................................131
10.3 Tính góc cắt và thời gian cắt.....................................................................135

MỞ ĐẦU
Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
cũng được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công
nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt đang tăng không ngừng mà trong đó Hệ
thống điện đặt ra phải làm sao đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao đó.
Hệ thống điện bao gồm các Nhà máy điện trạm biến áp, các mạng điện và các

hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành hệ thống để thực hiện quá trình sản
xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng.
Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nên có những tính chất
vô cùng phức tạp, điều đó thể hiện ở tính đa chỉ tiêu của nó và sự biến đổi, phát
triển không ngừng. Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu
cầu điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương nói riêng và
toàn quốc nói chung, đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Hệ thống điện thông qua việc tính toán
thiết kế lưới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

3


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
được học tại truờng và xây dựng cho mỗi sinh viên những kỹ năng cần thiết trong
quá trình thiết kế lưới điện. Đồ án tốt nghiệp này gồm 2 phần:
Phần I : Thiết kế mạng lưới điện khu vực 110.
Phần II:
Qua bản đồ án tốt nghiệp này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình
của cô giáo hướng dẫn ThS. Hoàng thu Hàlpr và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ
thống điện đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Vì thời gian và kiến thức có hạn, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi
những sai xót. Kính mong sự chỉ bảo góp ý của thầy, cô trong bộ môn để bản đồ án
của em được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên

Lê Anh Quyền

PHẦN I : THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI
0.1 Mở đầu
Trong công tác thiết kế mạng điện, việc đầu tiên cần phải nắm được các thông
tin về nguồn và phụ tải nhằm định hướng cho việc thiết kế. Cần phải xác định vị trí
nguồn điện, phụ tải, công suất và các dự kiến xây dựng, phát triển trong trong
tương lai. Xác định nhu cầu điện năng trong thời gian kế hoạch bao gồm tổng công
suất đặt và lượng điện tiêu thụ hiện nay của từng hộ phụ tải, từ đó định hướng cho
việc thiết kế kết cấu của mạng điện.

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

4


Trường Đại Học Điện Lực
Điện
0.2 Nguồn điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

0.2.1 Hệ thống điện
Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất của hệ thống là cosϕ
= 0,85.
Hệ thống có công suất phát vô cùng lớn, nên sẽ có nhiệm vụ phát công suất
thiếu do phía Nhà máy nhiệt điện cung cấp không đủ cho phụ tải khi sự cố một tổ
máy phát. Vì vậy cần có sự liên hệ giữa hệ thống và nhà máy điện để có thể trao
đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế

làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có công
suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về
điện áp.
Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ
công suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự
trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
0.2.2 Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy. Mỗi tổ máy có:
+ Công suất định mức: Pđm = 50 MW
+ Hệ số công suất: cosϕ = 0,85.
+ Tổng công suất định mức của nhà máy là: ΣPF = 5 x 50 = 250 MW.
Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất của các nhà
máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30- 40%). Đồng thời công suất tự dùng của
NĐ thường chiếm khoảng 6-15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện.
Đối với nhà máy nhiệt điện, các nhà máy làm việc ổn định khi phụ tải P ≥
70% Pđm và công suất phát kinh tế từ (80÷90)%, khi phụ tải P < 30% P đm, các máy
phát ngừng làm việc
0.3

Các số liệu về phụ tải
Hệ thống cấp điện cho 9 phụ tải có :
Bảng 1.1 Số liệu về các phụ tải

Hộ phụ tải

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Pmax

30

38

30

28

40

32

32

38

20

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

5


Trường Đại Học Điện Lực
Điện
Pmin

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
19

25

29

22

cosφ

16

18

26

15

26

0,9

Điều chỉnh điện áp

KT

KT

T

KT

T

T

KT

T

KT

Loại hộ phụ tải

I

I

I

I

III

I

I

I

III

Điện áp thứ cấp

10

Hộ phụ tải loại I gồm tất cả 8 hộ: là những phụ tải quan trọng có yêu cầu
cung cấp điện liên tục. Nếu xảy ra hiện tượng mất điện sẽ gây hậu quả và thiệt hại
nghiêm trọng về an ninh, chính trị. Vì vậy phải có dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải
phải được cấp điện bằng ít nhất 2 mạch, để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như
đảm bảo chất lượng điện nă Các hộ loại III là phụ tải không quan trọng nếu ngừng cấp
điện không gây thiệt hại lớn nên mỗi phụ tải chỉ cung cấp bằng đường dây 1 mạch.
Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tương đối lớn nên ta dùng
đường dây trên không để dẫn điện
- Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng như yêu cầu về khả năng dẫn điện ta
dùng loại dây dẫn AC để truyền tải điện.
- Đối với cột thì tùy từng vị trí mà ta sử dụng cột bê tông cốt thép hay cột thép

định hình. Với cột đỡ thì dùng cột bê tông ly tâm, các vị trí góc, vượt sông, vượt quốc lộ
thì ta dùng cột thép.
- Về mặt bố trí dây dẫn trên cột để đảm bảo về kinh tế, kỹ thuật ta bố trí trên cùng
một tuyến cột.

ng ở mọi chế độ vận hành
Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:
Qmax = Pmax .tg

(1.1)

S max = Pmax + jQmax

(1.2)

2
2
S max = Pmax
+ Qmax

(1.3)

Phụ tải

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Pmax

30.00

38.00

30.00

28.00

32.00

32.00

35.00

38.00

20.00

Pmin

19.00

25.00

29.00

22.00

16.00

18.00

26.00

15.00

26.00

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

6


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

cosϕ

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

Qmax

14.53

18.40

14.53

13.56

15.50

15.50

16.95

18.40

9.69

Qmin

33.33

42.22

33.33

31.11

35.56

35.56

38.89

42.22

22.22

Smax

33.33

42.22

33.33

31.11

35.56

35.56

38.89

42.22

22.22

Smin

21.11

27.78

32.22

24.44

17.78

20.00

28.89

16.67

28.89

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

KT

Yêu cầu
điều
chỉnh
điện áp
Điện áp
định
mức thứ
cấp

10

0.4 Kết luận
Ở chương này, chúng ta đã xét đặc điểm của nguồn điện và sự phân bố của
các hộ phụ tải trong khu vực cần thiết kế lưới điện. Chương tiếp theo ta tính toán
cân bằng nguồn điện và phụ tải. Từ đó có thể sơ bộ xác định chế độ làm việc cho
nguồn điện.

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

7


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – SƠ BỘ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG
THỨC VẬN HÀNH
1.1 Mở đầu
Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện cho các
hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác dụng và công

suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn luôn tồn tại cân bằng
giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ cộng với công suất tiêu tán
trên đường dây và máy biến áp.
Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ công suất
tác dụng và công suất phản kháng không. Từ đó định ra phương thức vận hành cụ
thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải cũng
như chất lượng điện năng với chi phí nhỏ nhất.
Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy
biến áp là không đổi. Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực đại.
1.2 Cân bằng công suất tác dụng
Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với
hệ thống điện thiết kế có dạng:
(2.4)
ΣPF + PHT = ΣPmax + ΣΔP + Ptd + Pdt
Trongđó:
ΣPF - Tổng công suất do Nhà máy nhiệt điện phát ra.
Vì là nhà máy nhiệt điện, để đảm bảo hiệu quả cao nhất người ta cho vận hành

với:
ΣPF = (80% ÷90%).ΣPđm = 85%.5.50 = 212,5 MW
PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
m - Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( m=1).

∑ Pmax - Tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại.
∑ Pmax = 238 MW
∑ ∆P - Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ chúng ta lấy:
∑ ∆P = 5%∑ Pmax = 5%.283 = 14,15 MW

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

8


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
Ptd - Công suất tự dùng trong nhà máy điện, lấy bằng 10% tổng công suất
đặt của nhà máy.
Ptd = 10% ΣPđm =10%.5.50 = 25 MW
Pdt - Công suất dự trữ trong hệ thống.
Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ
thống, nghĩa là Pdt = 0.
Vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho các
phụ tải bằng:
PHT = ΣPmax + ΣΔP + Ptd + Pdt - ΣPF = 283 + 14,15 + 25 – 212,5 = 109,65 MW
1.3 Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng
giữa điện năng sản suất 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 cả đối với công suất phản
kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp. Phá hoại sự cân
bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong mạng điện. Nếu
công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp trong mạng sẽ
tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng sẽ giảm. Vì
vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong mạng điện
và hệ thống, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có
dạng:
QF + QHT + ∑ Qb = ∑ Qmax + ∑ ∆QL − ∑ QC + ∑ QBA +Qtd +Qdt
Trong đó:

QF – tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
Với cos ϕ F = 0,85  tg ϕ F = 0,62
QF = ΣPF.tg ϕ F = 212,5.0,62 = 131,75 MVAr
QHT – công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.
Với cos ϕ HT = 0,85  tg ϕ HT = 0,62
QHT = PHT.tg ϕ HT = 109,65.0,62 = 67,983 MVAr

(2.5)

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

9


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
∑ Qmax - Tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các
phụ tải.

∑ Qmax = 137,06 MVAr
∑ ∆Q

L

- Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các

đường dây trong mạng điện.

∑ QC

- Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh

ra, khi tính sơ bộ lấy

∑Q

B

∑ ∆Q

L

= ∑ QC .

- Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ

thống, trong tính toán sơ bộ lấy

∑Q

B

= 15%∑ Qmax =15% × 137,06 = 20,56 MVAr

Qtd - Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
Qtd = Ptd.tg ϕ td = 25.0,882 = 22,05 MVAr
(cos ϕ td =0,75  tg ϕ td =0,882 )
Qdt - Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ
chúng ta lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương

trình (2.2). Đối với mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống nghĩa là Qdt
=0.
ΣQb - Tổng công suất phản kháng mà hệ thống bị thiếu, cần phải bù để
đảm bảo cân bằng công suất phản kháng và được xác định:
ΣQb = ΣQmax + Σ∆QB + ΣQtd – (QF + QHT)
= 137,06 + 20,56 + 22,05 – (131,75 +67,983) = -20,063 MVAR
+ Nếu ΣQb có giá trị âm thì ta không phải bù sơ bộ.
+ Nếu ΣQb có giá trị dương có nghĩa là cần phải đặt thêm thiết bị bù để
đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống.Trong quá trình
bù sơ bộ ta ưu tiên bù cho các phụ tải ở xa nguồn cung cấp nhằm nâng
hệ số cos ϕ lên 0.9 ,nếu còn dư sẽ bù cho các phụ tải ở gần.
Như vậy ΣQb < 0 nên hệ thống không cần đặt thêm thiết bị bù để đảm bảo
cân bằng công suất phản kháng trong mạng

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

10


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
1.4 Sơ bộ xác định phương thức vận hành cho hai nhà máy
Mạng thiết kế gồm một nhà máy nhiệt điện hoà vào lưới hệ thống có công
suất vô cùng lớn. Như vậy có thể sơ bộ cho nhà máy nhiệt điện vận hành kinh tế
trong khoảng (80 – 90%) công suất định mức của nó. Phần công suất còn thiếu sẽ
do phía hệ thống đảm nhiệm.
1.4.1 Chế độ phụ tải cực đại
Trong chế độ này ta cho nhà máy phát với 85% công suất định mức.
Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:

Pyc = ∑Pmax + ∑Ptd + ∑ΔPmđ
= 321 + 15 + 16,05 = 352,05 MW
Công suất phát của nhà máy là:
∑PF = 85%.3.50 = 127,5 MW
Như vậy phần công suất do hệ thống cung cấp :
PHT = 352,05 –127,5 = 224,55 MW
1.4.2 Chế độ phụ tải cực tiểu
Ở chế độ này, phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại, chúng ta cho ngừng
một máy phát để bảo dưỡng, 2 máy phát còn lại sẽ phát 85%Pđm, nghĩa là
Tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt điện là:
∑PF = 85%.2.50 = 85 MW
∑PPT = 70%.321 = 224,7 MW
Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:
Pyc = ∑Pmax + ∑Ptd + ∑ΔPmđ
= 224,7 + 15 + 16,05 = 255,75 MW
Như vậy phần công suất do hệ thống cung cấp vào khoảng :
PHT = 255,75 – 85 = 170,75 MW
1.4.3 Chế độ sự cố
Khi sự cố đường dây hay MBA ta vẫn cho 3 tổ máy phát 85% công suất còn
khi xảy ra sự cố 1 tổ máy phía nhiệt điện thì ta cho 2 tổ máy còn lại phát công suất
bằng 100%Pđặt của mỗi tổ máy, phần còn thiếu lấy từ hệ thống.
Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:
Pyc = ∑Pmax + ∑Ptd + ∑ΔPmđ
= 321 + 15 + 16,05 = 352,05 MW
Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

11


Trường Đại Học Điện Lực

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
Công suất phát của nhà máy là:
∑PF = 100%. 2.50 = 100 MW
Như vậy phần công suất do hệ thống cung cấp là :
PHT = 352,05 – 100 = 252,05 MW
Bảng 2.2 Phương thức vận hành của nhà máy nhiệt điện

Chế độ phụ tải cực
∑PF

đại
Số tổ máy

(MW)

NĐ

HT

85%.3.50
=127,5

224,55

làm việc

3

Chế độ phụ tải cực

∑PF

tiểu
Số tổ máy

(MW)
85%.2.50
=85

170,75

làm việc

2

Chế độ sự cố
∑PF

Số tổ máy

(MW)

làm việc

100%.2.50

2

=100

252,05

1.5 Kết luận
Trong phần này chúng ta đã tiến hành cân bằng công suất cho hệ thống. Từ
việc cân bằng, nhận thất không cần phải lắp đặt thiết bị bù cho lưới điện thiết kế.
Ngoài ra, chế độ vận hành của nhà máy nhiệt điện khi phụ tải cực đại, cực tiểu, và
xảy ra sự cố cũng được xác định. Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ chọn phương
án nối dây cho lưới điện

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

12


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN
KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN
2.1 Mở đầu
Mục đích của thiết kế lưới điện là tìm một phương án đảm bảo độ tin cậy
cung cấp điện và yêu cầu của phụ tải, chất lượng điện năng với chi phí kinh tế nhỏ
nhất.
Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của
nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin
cậy cung cấp điện yêu cầu và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ,
thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp
nhận các phụ tải mới.
2.2 Đề xuất các phương án nối dây của mạng điện
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 cầp cần dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn
dựa trên cơ sở so sánh kinh tế – kỹ thuật các phương án.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng điện là độ tin cậy và chất
lượng 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 cho các hộ tiêu
thụ loại I cần sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng.
Theo sơ đồ phân bố các phụ tải có thể phân vùng cung cấp điện cho các phụ
tải lân cận các nhà máy điện như sau:
+ Vùng I: gồm các phụ tải 5,6,7,8 và 9 lân cận nhà máy nhiệt điện.
+ Vùng II: gồm các phụ tải 1,2, 3 và 4 lân cận hệ thống.
Ta cũng thấy rằng phụ tải 7 có thể được cung cấp từ nhà máy nhiệt điện hoặc
từ hệ thống.
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn cung cấp và các phụ tải, cũng
như vị trí của chúng, có 5 phương án được dự kiến như ở hình 3.1a, b, c, d, e.

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

13


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

Hình 3.1Sơ đồ nối dây phương án 1

Hình 3.2 Sơ đồ nối dây phương án 2

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

14


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

Hình 3.3 Sơ đồ nối dây phương án 3

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

15


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

Hình 3.4 Sơ đồ nối dây phương án 4

Hình 3.5 Sơ đồ nối dây phương án 5

2.3 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp cho
các phương án.

2.3.1 Lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện.
Lựa chọn điện áp định mức là một vấn đề quan trọng trong quá trình thiết kế
mạng điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng
điện như vốn, đầu tư, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, chi phí vận hành,…
Điện áp định mức của mạng điện được phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công
suất các phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải với nguồn cấp, vị trí tương đối giữa
các phụ tải với nhau, phụ thuộc vào sơ đồ của mạng điện thiết kế.
Để chọn cấp điện áp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:
+ Đáp ứng được các yêu cầu của phụ tải.
+ Phù hợp với lưới điện hiện tại và lưới điện quốc gia.
+ Mạng điện có chi phí tính toán là nhỏ nhất.
Điện áp định mức của đường dây được tính theo công thức kinh nghiệm:

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

16


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

U dm = 4,34.  + 16 P

(3.6)

Trong đó:
 - Khoảng cách truyền tải, km

P - Công suất truyền tải trên đường dây, MW
2.3.1.1 Phương án I
Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ - 1- HT:
Công suất tác dụng từ NĐ truyền vào đường dây NĐ-1 được xác định :
PN1 = Pkt – Ptd – PN - ∆ PN
Trong đó:
Pkt - Tổng công suất phát kinh tế của NĐ
Ptd - Công suất tự dùng trong nhà máy điện
PN - Tổng công suất các phụ tải nối với NĐ (4,5,6)
PN = P4 + P5 + P6 = 32 + 34 + 31 = 97 MW
∆ PN – tổn thất công suất trên các đường dây do nhà máy cung cấp
∆ PN = 5%PN = 0,05.97 = 4,85 MW

Theo kết quả tính toán trong phần (2.2) ta có:
Pkt = 127,5 MW, Ptd = 15 MW
PN1 = Pkt – Ptd – PN - ∆ PN = 127,5 - 15 - 97 - 4,85 = 10,65 MW
Công suất phản kháng do NĐ truyền vào đường dây NĐ - 1 có thể tính gần
đúng như sau:
QN1 = PN1 .tg ϕ1 = 10,65.0,484 = 5,155 MVAr
Như vậy:

S N 1 = 10,65+ j5,155 MVA
Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-1 là:
S HT 1 = S 1 − S N 1 = 35 + j16,951- (10,65+ j5,155)
= 24,35 + j11,796 MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-1 là:
U N 1 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 63,245 + 16.10,65 = 66,34 kV

Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 3.1:

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

17


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

Bảng 3.3 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện

Đường
dây

Công suất
truyền tải S,
MVA

Chiều dài
đường dây
l, km

Điện áp
tính toán
U, kV

NĐ-4
NĐ-5
NĐ-6

NĐ-1
HT-1
HT-2
HT-3
HT-7
HT-8
HT-9

32+j10,518
34+j11,175
31+j10,189
10,65+j3,504
24,35+j8
30+j9,861
48+j15,777
35+j11,504
36+j11,833
40+j13,147

40
50
50,99
63,245
50
42,426
50
41,231
63,245
72,801

101,97
105,77
101,50
66,34
91
99,20
124,13
106,42
109,73
115,87

Điện áp
định mức
của mạng
Uđm , kV

2.3.1.2 Phương án II
 Đường dây NĐ-6-5:
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-6 :

S NĐ −6 = S 6 + S 5 = 31 + j15,014+ 34 + j16,467
= 65 + 31,481 MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-6 là:
U NĐ −6 = 4,34. l + 16.P

= 4,34. 50,99 + 16.65 = 143,35 kV

Dòng công suất chạy trên đoạn dường dây 6-5:

S 6−5 = S 5 = 34 + j16,467 MVA

Điện áp tính toán trên đoạn đường dây 6-5 là:
U 6 −5 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.34 = 104,99 kV

 Đường dây HT-8-9:
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-8 :

S HT −8 = S 8 + S 9 = 36+j17,436+ 40+j19,373 = 76 +j 36,809 MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-8 là:

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

18


Trường Đại Học Điện Lực
Điện
U HT −8 = 4,34. l + 16.P

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
= 4,34. 63,245 + 16.76 = 155,23 kV

Dòng công suất chạy trên đoạn dường dây 8-9:

S 8−9 = S 9 = 40+j19,373 MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây 8-9 là:
U 8−9 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.40 = 113,28 kV

Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 3.2:
Bảng 3.4 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện

r

Chiều dài
Công suất truyền
Điện áp tính
đường dây
tải S, MVA
toán U, kV
l, km

NĐ-4

32+j15,498

40

101,97

NĐ-6

65 +j31,481

50,99

143,35

6-5

34+j16,467

41,231

104,99

NĐ-1

10,65+j5,155

63,245

66,34

HT-1

24,35+j11,796

50

91

HT-2

30+j14,530

42,426

99,20

HT-3

48+j23,247

50

124,13

HT-7

35+j16,951

41,231

106,42

HT-8

76 +j36,809

63,245

155,23

8-9

40+j19,373

41,231

113,28

Điện áp
định mức
của mạng
Uđm , kV

2.3.1.3 Phương án III
Xét mạch vòng kín NĐ-5-6
Riêng mạng mạch vòng, theo lý thuyết mạng kín ta sẽ tính được dòng công
suất phân bố. Coi các đường dây là đồng nhất, ta xác định sự phân bố công suất
theo chiều dài của đường dây
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-5:

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

19


Trường Đại Học Điện Lực
Điện
S .(l + l ) + S 6 .l NĐ 6
S NĐ 5 = 5 NĐ 6 56
l NĐ 5 + l56 + l NĐ 6
=

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

(34 + j16,467).(50,99 + 41,231) + (31 + j15,014).50,99
50 + 50,99 + 41,231

=33,16 + j16,06 MVA
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây NĐ-6:
S .(l + l ) + S 5 .l NĐ 5
S NĐ 6 = 6 NĐ 5 56
l NĐ 5 + l56 + l NĐ 6
=

(31 + j15,014).(50 + 41,231) + (34 + j16,467).50
= 31,84 + j15,42 MVA
50 + 50,99 + 41,231

Dòng công suất trên đoạn đường dây5-6:
S 5−6 = S NĐ 5 − S 5 = (33,16 + j16,06) – (34+j16,467) = -0,84 -4,07 < 0
 Điểm phân công suất trong mạng điện kín NĐ-5-6 là nút 5
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-5 là:
r kV
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-6 là:

U NĐ − 6 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 50,99 + 16.31,84 = 102,74 kV
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây 5-6 là:

U 5−6 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.1,32 = 34,27 kVr
Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 3.3:
Bảng 3.5 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện
Đường dây

Công suất truyền
tải S, MVA

Chiều dài
đường dây
l, km

NĐ-4

32+j15,498

40

101,97

NĐ-5

33,16+j16,06

50

104,57

Điện áp tính
toán U, kV

Điện áp
định mức
của mạng
Uđm , kV
110

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

20


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

NĐ-6

31,84+j15,42

50,99

102,74

5-6

0,84+j0,407

41,231

32,09

NĐ-1

10,65+j5,155

63,245

66,34

HT-1

24,35+j11,796

50

91,00

HT-2

30+j14,530

42,426

99,20

HT-3

48+j23,247

50

124,13

HT-7

35+j16,951

41,231

106,42

HT-8

76 +j36,809

63,245

155,23

8-9

40+j19,373

41,231

113,28

2.3.1.4 Phương án IV
 Đường dây HT-7-2:
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-7 :

S HT − 7 = S 7 + S 2 = 35 + j16,951 + 30 + j14,53 = 65 + j31,481MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-7 là:
U HT −8 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.65 = 142,71 kVr

Dòng công suất chạy trên đoạn dường dây 7-2:

S 7 − 2 = S 2 = 30 + j14,53 MVA
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây 7-2 là:
U 7− 2 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.30 = 99,08 kV

Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 3.4:
Bảng 3.6 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện

Đường
dây
NĐ-4

Chiều dài
Công suất truyền
Điện áp tính
đường dây
tải S, MVA
toán U, kV
l, km
32+j15,498

40

101,97

Điện áp
định mức
của mạng
Uđm , kV

110

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

21


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

NĐ-6

65 +j31,481

50,99

143,35

6-5

34+j16,467

41,231

104,99

NĐ-1

10,65+j5,155

63,245

66,34

HT-1

24,35+j11,796

50

91,00

HT-3

48+j23,247

50

124,13

HT-8

36+j17,436

63,245

109,73

HT-9

40+j19,373

72,801

115,87

HT-7

65 +j31,481

41,231

142,71

7-2

30+j14,53

41,231

99,08

2.3.1.5 Phương án V
Tương tự như phương án IV nhưng phương án V cần tính toán cho mạch kín
HT-2-7
Xét mạch vòng kín HT-2-7-HT
Riêng mạng mạch vòng, theo lý thuyết mạng kín ta sẽ tính được dòng công
suất phân bố. Coi các đường dây là đồng nhất, ta xác định sự phân bố công suất

theo chiều dài của đường dây
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-2:
S .(l + l ) + S 7 .l HT 7
S HT 2 = 2 HT 7 27
l HT 2 + l2 + l HT 7
=

(30 + j14,53).(41,231 + 41,231) + (35 + j16,951).41,231
= 31,36 + j15,19 MVA
41,231 + 42,426 + 41,231

Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây HT-7:
S
= ( S + S ) − S
HT 7

2

7

HT 2

= (30 + j14,53 + 35 + j16,951) - 31,36 + j15,19
= 33,64 + j16,291 MVA
Dòng công suất trên đoạn đường dây 2-7:
S 2−7 = S HT 2 − S 2 = (31,36 + j15,19) – (30 + j14,53)= 1,36 + j0,66 > 0
 Điểm phân công suất trong mạng điện kín HT-2-7-HT là nút 7
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-2 là:
Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

22


Trường Đại Học Điện Lực
Điện

Đồ án tốt nghiệp môn Lưới

U HT −2 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 42,426 + 16.31,36 = 101,24 kV
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây HT-7 là:

U HT −7 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.33,64 = 104,47 kV
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây 2-7 là:

U 2−7 = 4,34. l + 16.P = 4,34. 41,231 + 16.1,36 = 34,45 kV
Tính điện áp trên các đường dây còn lại được tiến hành tương tự như đối với
các đường dây trên. Kết quả tính toán cho trong bảng 3.5:
Bảng 3.7 Lựa chọn điện áp định mức mạng điện

r

Chiều dài
Công suất truyền
Điện áp tính
đường dây
tải S, MVA
toán U, kV
l, km

NĐ-4

32+j15.498

40

101.97

NĐ-6

65 +j31.481

50.99

143.35

6-5

34+j16.467

41.231

104.99

NĐ-1

10.65+j5.155

63.245

66.34

HT-1

24.35+j11.796

50

91.00

HT-3

48+j23.247

50

124.13

HT-8

76 +j36.809

63.245

155.23

8-9

40+j19.373

41.231

113.28

HT-2

31.36+j15.19

42.426

101.24

HT-7

33.64+j16.291

41.231

104.47

2-7

1.36+j0.66

41.231

34.45

Điện áp
định mức
của mạng

Uđm , kV

110

Từ kết quả nhận được trong bảng, ta lựa chọn điện áp định mức của mạng
điện Uđm = 110 kV.

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

23


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
2.3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho mạng điện
2.3.2.1 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn:
Chọn tiết diện dây dẫn của mạng điện thiết kế được tiến hành có xét đến các
chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, khả năng tải của dây dẫn theo điều kiện phát nóng trong
các điều kiện sau sự cố, độ bền cơ của các đường dây trên không và các điều kiện
tạo thành vầng quang điện.
Dây nhôm lõi thép là loại dây dẫn điện tốt lại đảm bảo được dộ bền cơ, do đó
được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Vì vậy trong thiết kế mạng lưới điện, chúng ta
lựa chọn dây nhôm lõi thép.
Do mạng điện thiết kế có Uđm =110KV, tiết diện dây dẫn được chọn theo
phương pháp mật độ kinh tế của dòng điện Jkt:
I max
(3.7)
Fkt =
J kt

Imax =

S max
n. 3.U

Pmax 2 + Qmax 2
n. 3.U

=
(3.8)

.10

3

Trong đó:
Imax - Dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường
n - là số mạch của đường dây
Jkt - Mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm2
U - Điện áp định mức của mạng điện, kV
Mật độ kinh tế của dòng điện phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, thời gian sử
dụng công suất lớn nhất của phụ tải, .v.v... Tuy nhiên J kt thường được tra theo
bảng. Sử dụng dây nhôm lõi thép để truyền tải với thời gian sử dụng công suất lớn
nhất của phụ tải là 5000 h, tra bảng ta có: Jkt = 1,1 A/ mm2 [1]
Sau khi chọn được tiết diện kinh tế, dây dẫn còn phải được kiểm tra theo ba
điều kiện sau:
a. Kiểm tra vầng quang:
Theo điều kiện tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với
mỗi cấp điện áp.

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

24


Trường Đại Học Điện Lực
Đồ án tốt nghiệp môn Lưới
Điện
Với cấp điện áp 110 KV, tiết diện dây dẫn tối thiểu được phép là 70 mm2.
b. Kiểm tra phát nóng dây dẫn:
Theo điều kiện:
Iscmax ≤ k.Icp

(3.9)

Trong đó:
Icp - Dòng điện lớn nhất cho phép ứng với nhiệt độ tối đa là 250C.
Isc – Dòng điện trên đường dây khi xảy ra sự cố.
k - Hệ số quy đổi theo nhiệt độ: k = 0,8
+ Đối với các đường dây mạch kép thì ta thường có: Iscmax = 2.Imax
+ Đối với các đường dây mạch đơn, khi sự cố thì dẫn tới mất điện.
c. Kiểm tra tổn thất điện áp:
Trong điều kiện bình thường và trong điều kiện sự cố:
∆Ubtmax(%) ≤ ∆Ubtcp(%) = 10÷15%

(3.10)

(3.11)
∆Uscmax(%) ≤ ∆Usccp(%) = 10÷20%
Nếu hộ tiêu thụ ở xa nhất dự kiến dùng máy biến áp điều áp dưới tải thì vì

máy này có phạm vi điều chỉnh rộng hơn nên ta có thể xét với điều kiện sau:
∆Ubtmax(%) ≤ ∆Ubtcp(%) = 15÷20%
(3.12)

∆Uscmax(%) ≤ ∆Usccp(%) = 20÷25%

(3.13)

Nếu không thoả mãn thì tăng tiết diện dây dẫn lên.

Lê Anh Quyền – Lớp Đ2 H3

25