Thiết kế mạng điện khu vực có hai nguồn cung cấp và 9 phụ tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

CỘNG HOÀ XA HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO - HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên
: LÊ BÁ BÍCH
khóa
: 27
khoa
: KT & CN
bộ môn
: KỸ THUẬT ĐIỆN
1.Đầu đề thiết kế:
-Phần I:
Thiết kế mạng điện khu vực có hai nguồn cung cấp và 9 phụ tải.
-Phần II:
2.Các số liệu ban đầu:
- Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn,hệ số cosφ trên thanh góp 110kV bằng 0,85.
- Nhà máy nhiệt điện công suất 3x100 MW ; cosφ = 0,85; Uđm= 10,5 kV
- Các số liệu về phụ tải cho ở phụ lục.
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Phần I:
1. Phân tích nguồn và phụ tải.
2. Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong mạng điện.
3. Chọn phương án cung cấp điện hợp lý nhất.

4. Chọn số lượng,công suất máy biến áp trong các trạm, chọn sơ đồ các
trạm và của mạng điện.
5. Phân tích các chế độ vận hành của mạng điện.
6. Chọn phương thức điều chỉnh điện áp trong mạng điện.
7. Tính các chỉ tiêu kinh tế,kỹ thuật của mạng điện
4. Cán bộ hướng dẫn: TS.Nguyễn Văn Đạm.
5.Ngày giao thiết kế :
6.Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Giáo viên hướng dẫn thiết kế
NGUYỄN VĂN ĐẠM
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

1


PHỤ LỤC:
Các số liệu phụ tải:
Sơ đồ mằt bằng của các nguồn điện và các phụ tải cho trên hình 1, các số liệu
về phụ tải cho trong bảng 1.

Figure 1

Tỷ lệ 1 đơn v ị = 10 km.
Bảng 1
Các số liệu
Phụ tải cực đại (MW)
Hệ số công suất cosφ
Mức đảm bảo cung cấp điện
Yêu cầu điêu chỉnh điện áp
Điện áp danh định lưới điện thứ

cấp(KV)

Các hộ tiêu thụ điện
1 2 3 4 5 6 7 8
36 30 49 38 48 4 36 4
0
0
0,90
Loại I
khác thường
10

9
38

Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Thời gian sủ dụng công suất cực đại Tmax = 5000h
Giá 1 kWh điện năng tổn thất : 500 đồng.
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

2


Giá 1 kVAr công suất thiết bị bù:150.103 đồng

LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống điện là tập hợp các nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện
và hộ tiêu thụ. Thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện
năng tin cậy, kinh tế và đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải.
Thiết kế, xây dựng mạng điện là những công việc hết sức quan trọng của nghành

điện, có ảnh hưởng lớn tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng
và vận hành mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc dân nói
chung và hệ thống điện nói riêng.
Thiết kế lưới điện nhằm giúp sinh viên tổng hợp kiên thức đã được đào tạo
khi học trong môi trường đại học và học hỏi thêm được nhiều giá tri cần thiết cho
công việc. Đặc biệt là trong công tác thiết kế, thi công và vận hành hệ thống.Nhiệm
vụ thiết kế : Thiết kế mạng điện khu vực hai nguồn cung cấp 9 phụ tải.
Bản thiết kế đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân cộng với sự giúp
đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Văn Đạm cùng với sự góp ý
chân thành của các thầy cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành thiết kế tốt nghiệp
của mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đạm cùng các thầy cô trong
bộ môn hệ thống điện và các thầy cô trong khoa.

Quy Nhơn, ngày tháng năm2009
Sinh viên thiết kế
LÊ BÁ BÍCH

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

3


CHƯƠNG I

Phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp
và phụ tải
1.1. Nguồn cung cấp điện

Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp điện ất đó là nhà máy

nhiệt điện và hệ thống điện.
1.Hệ thống điện:
Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp 110
kV của hệ thống có giá trị bằng 0,85. Chính vì vậy phải có sự liên lạc giữa hệ
thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất khi cần thiết. Có sự trao đổi
công suất giữa nhà máy điện và hệ thống sẽ đảm bảo được hệ thống thiết kế làm
việc được an toàn trong mọi chế độ vận hành của mạng điện được thiết kế. Ta thấy
rằng nút hệ thống là một nút có công suất vô cùng lớn nên trong quá trình thiết kế
nên chọn nút hệ thông là nút cân bằng công suất và đồng thời là nút cơ sở về điện
áp. Công suất của hệ thống là vô cùng lớn nên trong quá trình thiết kế không phải
dự trữ công suất cho nhà máy, tất cả công suất cần dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống
khi cần.
2. Nhà máy nhiệt điện:
Nhà máy nhiệt điện có tất cả là 3 tổ máy. Công suất mỗi tổ máy là 100 MW.
Nguồn cung cấp điện là các nhà máy nhiệt điện thì nhiên liệu có thể được cung cấp
là than đá, dầu mỏ, khí đốt. Các nhà máy nhiệt điện có hiệu suất thường là thấp,
khoảng 30% ÷ 40%. Công suất tự dùng của các nhà máy nhiệt điện thường chiếm
khoảng 6% ÷ 15% phụ thuộc vào từng nhà máy cụ thể. Nhưng đổi lại các nhà máy
nhiệt điện làm việc ổn định và ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Khi nguồn cung
cấp điện là các nhà máy thuỷ điện thì năng lượng sơ cấp là năng lượng nước từ
dòng sông. Nhà máy thuỷ điện có hiệu suất cao, hoạt động an toàn, giá thành rẻ
xong lại phụ thuộc vào nguồn nước của sông, do vậy tính ổn định cấp điện
thấp.Trong các nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định ở phụ tải
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

4


P ≥ 70% Pđm khi P ≤ 30% Pđm. thì máy phát ngừng hoạt động.
Công suất kinh tế của các máy phát thường là 80% đến 90% P đm. Khi thiết

kế ta chọn công suất phát kinh tế là: 85% Pđm nghĩa là: PKT = 80% Pđm.
Trong chế độ phụ tải cực đại thì tất cả các máy phát trong nhà máy đều phải
hoạt động.Do vậy công suất của nhà máy điện trong chế độ phụ tải cực đại:
Pkt= (80/100).3x100 = 240 MW
Trong chế độ phu tải cực tiểu ta dự định đưa một máy phát ngừng hoạt động
để sủa chữa và bảo dưỡng. Các máy phat còn lại vẫn phát 80% công suất, do vậy
công suất của các nhà náy điện có giá trị bằng: Pkt= (80/100).2x100 = 160 MW
Các máy phát hoạt động độc lập và được bảo dưỡng định kỳ. Các máy phát hoạt
động 100% công suất khi các máy khác gặp sự cố.Như vậy công suất của nhà máy
khi một máy phát bị sự cố có giá trị bằng : PF= (100/100).2x100 = 200 MW
Công suất thiếu trong quá trình vận hành sẽ được lấy từ hệ thống điện về.
1.2. Các phụ tải điện
Các phụ tải của khu vực này có đặc điểm chính như sau:
Vị trí của các phụ tải được phân bố khá đều:
- Phụ tải 4,5,6,7 được phân bố xung quanh nút nhà máy điện.Tổng
công suất của các phụ tải này là

∑P = P +P +P +P
i



4

5

6

7

= 38 + 48 + 40 + 36 =162 MW

- Các phụ tải 1,2,8,9 được phân bố xung quanh nút hệ
thống. Tổng công suất của các phụ tải này có giá trị bằng :

∑ P = P + P + P + P = 36 + 40 + 30 + 38 =144MW
i

1

2

8

9

MW

- Phụ tải 3 nằm giữa nút hệ thống và nút nhà máy điện. Công suất của phụ
tải này là P3= 49 MW.

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

5


Tuy vậy ta không thể phân vùng hoàn toàn để cung cấp điện cho các hộ tiêu
thụ mà giữa nhà máy và hệ thống điện cần phải có sự liên lạc với nhau tạo thành
một hệ thống điện hợp nhất. Một hệ thống điện hợp nhất có nhiều ưu điểm như:
- Sử dụng được một cách kinh tế các nguồn nhiên liệu, giảm được chi phí

sản suất điện năng đến mức thấp nhất có thể bằng cách phân bố tối ưu công
suất giữa các nhà máy điện trong quá trình vận hành.
- Các nhà máy điện được đảm bảo vận hành hợp lý theo sự biến động của
phụ tải.
- Giảm được công suất dự trữ cho hệ thống, cho phép xây dụng các nhà máy
điện có công suất lớn với chỉ tiêu kinh tế trong vận hành cao.
- Khả năng sử dụng triệt để công suất đặt của các nhà máy điện trong hệ
thống điện.Lý do chủ yếu là do đồ thị phụ tải của hệ thống điện hợp nhất bằng
phẳng hơn hệ thống điện đơn lẻ.
- Nâng cao được độ tin cậy trong cung cấp điện.
- Tăng được năng suất lao động trong quá trình sản xuất ra điện năng.
Tính chất của các phụ tải điện:
- Cả 9 phụ tải là các hộ tiêu thụ điện loại I. Đặc điểm của hộ tiêu thụ này là
có độ tin cậy trong cung cấp điện cao, nên trong quá trình cung cấp điện cho
các hộ loại này phải sử dụng đường dây hai mạch hoặc mạng điện kín.
- Thời gian sử dụng công suất lớn nhất của tất cả các hộ tiêu thụ đêu là T max=
5000 h/năm.
- Hệ số công suất của các phụ tải tương đối cao : cos ϕ =0,9
- phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại : Pmin= 70%Pmax
- Yêu cầu trong điều chỉnh điện áp của các hộ tiêu thụ : Khác thường

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

6


Bảng 1.1 Bảng thông số các phụ tải
Smin
(M
VA)

Hộ tiêu
thụ

Smax=Pmax +jQmax
(MVA)

Smax
(MVA)

Smin = Pmin+ jQmin
(MVA)

1

36 + j 17,463

40,000

25,2+j12,205

28,00

2

30 + j 14,530

33,333

21+j 10,171

23,33

3

49 + j 23,732

54,44

34,3+j16,612

38,11

4

38 + j 18,40

42,22

26,6+j12,88

29,55

5

48 + j 23,247

53,33

33,6+j16,273

37,33

6

40 + j 19,373

44,44

28+j13,561

31,11

7

36+j17,436

40,00

25,2+j12,205

28,00

8

40+j19,373

44,44

28+j13,561

28,00

9

38+j18,404

42,22

26,6+j12,88

29,55

Tổng

355+j171,962

1.3. Lựa chọn kết cấu của lưới điện.
1.3.1. Kết cấu dây dẫn điện
- Chọn dây dẫn: Các phụ tải là hộ loại 1, dùng đường dây lộ kép hoặc mạch
kín. Dây dẫn đi trên không dùng loại dây AC đã nhiệt đới hoá.
- Chọn loại cột: Ta dùng cột sắt cho toàn tuyến.
1.3.2. Kết cấu trạm biến áp (TBA)
- Để đảm bảo cung cấp điện liên tục khi bảo dưỡng máy biến áp, hoặc khi sự cố 01
máy biến áp, bảo đảm vận hành kinh tế TBA, vậy mỗi TBA hộ tiêu thụ loại 1 sẽ
đặt 02 máy biến áp
- Loại máy cắt để đóng cắt và bảo vệ cho các máy biến áp và thiết bị trong trạm ta
dùng máy cắt SF6.
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

7


chương II
Cân bằng công suất trong hệ thống điện
xác định sơ bộ chế độ làm việc của nhà máy điện
2.1. Cân bằng công suất tác dụng
Trong hệ thống điện, điện năng từ các nhà máy điện được sản xuất ra để đưa
tới hộ tiêu thụ và phải được tiêu dùng ngay. Vì vậy quá trình sản xuất và tiêu thụ
điện năng phải được tiến hành đồng bộ với nhau.
Tại mỗi thời điểm xác lập trong hệ thống, các nhà máy phát điện phải phát ra
công suất bằng với công suất tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện cộng với tổn hao do
truyền tải điện. Nói cách khác, phải thực hiện cân bằng công suất phát ra và công
suất tiêu thụ.
Bên cạnh đảm bảo cân bằng công suất, muốn cho hệ thống vận hành bình
thường và an toàn, cần phải dự trữ một lượng công suất tác dụng cho hệ thống. Dự
trữ công suất trong hệ thống là rất quan trọng, nó đảm bảo cho vận hành và phát
triển của hệ thống điện.
Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối
với hệ thống thiết kế có dạng:
PNĐ+PHT = PTT = m ∑Pmax + ∑∆P + Ptđ + Pdt.
Trong đó:
PNĐ: Tổng công suất do nhà máy điện phát ra.
PHT : Công suất lấy từ hệ thống về .
m: Hệ số đồng thời suất hiện phụ tải cực trị (m =1)
∑Pmax: Tổng công suất các phụ tải trong chế độ cực đại.
∑∆P: Tổng tổn thất trong mạng điện, lấy, khi tính toán sơ bộ
∑∆P = 5% Pmax
Ptđ: Tổng công suất tự dùng của nhà máy điện,có thể lấy bằng 10%
tổng công suất định mức nhà máy điện.

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

8


Pdt: Công suất dự trữ trong hệ thống,khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
Pdt=10%∑Pmax ,đồng thời công suất dự trữ cần phảI bằng công suất định mức của tổ
máy phát lớn nhất đối với hệ thống không lớn. Bởi vì hệ thống điện có công suất
vô cùng lớn, cho nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống , nghĩa là Pdt = 0
Ptt: Công suất tiêu thụ trong mạng điện.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại.
∑Pmax = 355 MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạch điện
∆P = 5% ∑Pmax = 0,05.355 = 17,75 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy điện
Ptd = 10%Pđm = 0,1.300 =30 MW
Tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị bằng ;
Ptt = 355 + 17,75 + 30 = 402,75 MW
Công suất phát của nhà máy điện trong chế độ vận hành kinh tế :
PNĐ= PKT= 240 MW
Ta thấy rằng trong chế độ phụ tải cực đại công suất vận hành kinh tế của nhà
máy điện không đủ cung cấp cho các phụ tải, vì vậy các hộ tiêu thụ sẽ phải lấy
công suất từ hệ thống về.Công suất hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải có giá trị
bằng :
PHT = Ptt - PNĐ = 402,75 - 240 = 162,75 MW
Trong quá trình tính toán cũng như thiết kế, để đơn giản ta chọn nút điện áp
cơ sở trùng với nút phân phối và cân bằng công suất.
2.2. Cân bằng công suất phản kháng.
Điện năng trong hệ thống điện là dòng xoay chiều, do vậy ngoài công suất
tác dụng còn có công suất phản kháng.

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

9


Tại mỗi thời điểm, trong hệ thống điện, quá trình sản xuất và tiêu thụ điện
năng phải cân bằng với nhau.
Sự cân bằng này là bắt buộc đối với cả công suất tác dụng và công suất phản
kháng.
Quá trình cân bằng công suất phản kháng có quan hệ chặt chẽ với điện áp
trong mạng.
Qua tính toán trong mạng lưới điện cho thấy khi biến đổi công suất phản
kháng phát ra sẽ làm biển đổi điện áp tại nút đang xét. Khi cho máy phát tăng công
suất phản kháng phát ra sẽ làm cho điện áp tại đó tăng lên. Mặt khác nếu ta giảm
công suất phản kháng phát vào hệ thống sẽ làm cho hệ thống điện áp giảm. Vì vậy
muốn bảo đảm chất lượng điện áp cho hộ tiêu thụ cần phải có sự cân bằng tương
đối giữa công suất phản kháng phát ra và công suất phản kháng tiêu thụ.
Phương trình cân bằng công suất phán kháng trong mạng điện có dạng:
QF = Qtt = m ∑Qmax + ∑∆QL -∑QC + ∑ ∆Qb + Qtd +Qdt
Trong công thức trên:
m=1
QF: Tổng công suất phản kháng do nguồn điện phát ra.
Qtt : Công suất phản kháng tiêu thụ.
∑∆QL : Tổng tổn thất công suất phản kháng do cảm kháng đường dây
của mạng điện.
∑QC : Tổng công suất phản kháng do điện dung đường dây sinh ra.
Chọn sơ bộ: ∑QL =∑QC
∑ ∆Qb: Tổn thất công suất trong các trạm biến áp.
Khi tính toán chọn sơ bộ: ∑ ∆Qb= 15% ∑Qmax

Qtd: Công suất phản kháng tự dùng của nhà máy điện.
Công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra có giá trị bằng :
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

10


QF= PFtg ϕ F = 240.0,62 = 148,8 MVAr
Công suất phản kháng do hệ thống cung cấp về có giá trị bằng :
QHT = PHTtg ϕ HT = 162,75.0,62 = 100,905 MVAr
Tổng công suất phản kháng do các phụ tải yêu cầu trong chế độ phụ tải cực
đại được xác định trong bảng 1.1 có giá trị bằng :

ΣQmax = 171,962 MVAr
Tổn thất công suất trong máy biến áp hạ áp có giá trị bằng :
Σ∆Qb = (15 / 100).ΣQ = 0,15.171,962 = 25, 794 MVAr
Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị bằng :
Qtd=Ptdtg ϕtd
Trong nhà máy điện ta lấy cos ϕtd = 0,75 nên ta có tg ϕtd = 0,88. Vì vậy ta có :
Qtd= 30.0,882 = 26,46 MVAr
Tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện :
Qtt= 171,962 + 25,794 + 26,46 = 224,216 MVAr
Tổng công suất phản kháng của nhà máy điện và hệ thống điện có thể cung
cấp cho mạng điện :
QF + QHT = 148,8 + 100,905 = 249,705 MVAr
So sánh ta thấy rằng tổng công suất phản kháng mạng điện yêu cầu nhỏ hơn
tổng công suất phản kháng mà nhà máy điện và hệ thống điện có thể cung cấp.
Chính vì vậy không cần phải bù sơ bộ công suất phản kháng trong mạng điện.

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

11


chương III
dự kiến các phương án của lưới điện
chọn phương án tối ưu
3.1. Dự kiến các phương án
Trong hệ thống điện, sơ đồ của mạng ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng. Các sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí thấp, đảm bảo độ tin
cậy, an toàn cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng theo yêu cầu của các hộ
tiêu thụ điện. Bên cạnh đó phải đảm bảo khả năng tiếp nhận phụ tải mới và sự phát
triển của hệ thống trong tương lai lâu dài.
Trong thiết kế, để chọn được phương án tối ưu ta sử dụng phương pháp liệt
kê nhiều phương án. Từ các vị trí đã cho của các phụ tải và nguồn cung cấp, cần dự
kiến một số phương án, tính toán so sánh của phương án, phương án tốt nhất sẽ
được chọn dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của các phương án. Trong quá
trình thiết kế chỉ cần dự kiến một số phương án, không cần dự kiến quá nhiều. Sau
khi phân tích kỹ càng có thể dự kiến từ 5 đến 6 phương án hợp lý. Đồng thời phải
chọn các phương án có cơ sở đơn giản. Sơ đồ phức tạp chỉ được chọn khi các sơ đồ
phương án trên không thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Những phương án lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế sau khi đã thoả
mãn những yêu cầu kỹ thuật của mạng cấp điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với mạng là độ tin cậy và chất lượng
điện áp cung cấp cho hộ tiêu thụ. Khi đưa ra các sơ đồ phải dựa trên 2 yêu cầu trên.
Trong cấp điện, hộ tiêu thụ loại I, phải đảm bảo độ tin cậy nên khi cấp điện phải sử
dụng đường dây 2 mạch hay mạch vòng.
Đối với hộ tiêu thụ loại II, có thể cung cấp điện bằng đường dây hai mạch
hay bằng 2 đường dây riêng biệt. Có thể cung cấp cho hộ loại II bằng đường dây
trên không một mạch.

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

12


Các hộ tiêu thụ loại III được cung cấp bằng đường dây một mạch. Ta vạch ra
5 phương án dựa trên đặc điểm nguồn cung cấp điện và các phụ tải cũng như vị trí
của chúng.

Hình 3.1: Sơ đồ mạng điện cho phương án 1

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

13


Hình 3.2 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 2

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

14


Hình 3.3 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 3

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

15

Hình 3.4 : Sơ đồ mạng điện cho phương án 4
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

16


Hình 3.5: Sơ đồ mạng điện cho phương án 5
Muốn tính được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện, trước hết cần
phải chọn điện áp định mức của mạng điện, chọn tiết diện dây dẫn, tính các chỉ tiêu
chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ của từng phương án so sánh.

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

17


3.2. Tính toán chế độ các phương án
3.2.1. Tính toán thông số chế độ phương án I
Sơ đồ mạng điện phương án I

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

18


3.2.1.1. Lựa chọn điện áp định mức của lưới điện.
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh
tế- kỹ thuật, cũng như đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, công suất của
phụ tải, khoảng cách giữa phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối giữa các

phụ tải với nhau, sơ đồ mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ
cung cấp điện. Điện áp định mức của mạng điện có thể chọn sơ bộ theo giá trị của
công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện.
Trong các phương án thiết kế và các đoạn đường dây của hệ thống có điện
áp có thể không giống nhau. Trong tính toán thiết kế ta thường chọn điện áp định
mức của các đường dây có công suất truyền tải lớn. Các đoạn đường dây trong
mạng kín, phải thực hiện theo một cấp điện áp nhất định.
Công thức kinh nghiệm tính điện áp định mức của mạng điện:
Uđm = 4,34 l + 16.P

kV

Trong công thức:
+ l: Khoảng cách truyền tải, km.
+ P: Công suất truyền tải trên đường dây, MW.
Công suất tác dụng từ Nhà máy điện truyền vào đường dây NĐ - 3 được tính
theo công thức :
PN-3 = Pkt - Ptd - PN - ∆ PN
trong công thức trên :
+ Pkt : tổng công suất phát kinh tế của Nhà máy điện trong chế độ vận hành
cực đại.
+ Ptd : công suất tự dùng trong nhà máy điện
+ PN : tổng công suất của tất cả các phụ tải nối vào nút nhà máy điện.
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

19


+ ∆ PN : tổn thất công suất trên các đường dây mà nhà máy điện cung cấp.Sơ

bộ lấy ∆ PN=5%PN
Tổng công suất trong chế độ vận hành kinh tế của nhà máy điện :
Pkt = 240 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy :
Ptd = 30 MW
Tổng công suất của tất cả các phụ tải nối với nút nhà máy điện :
PN = P6 + P7 + P4 + P5 = 38 + 48 + 40 + 36 = 162 MW
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây của các phụ tải nối với nút nhà
máy điện :
∆ PN = 0,05.162 = 8,1 MW

Do vậy công suất từ NĐ đẩy vào đường dây NĐ-3 bằng:
PN-3 = 240 - 30 - 162 - 8,1 = 39,9 MW
Công suất phản kháng mà nhà máy đẩy vào NĐ-3 có thể tính theo công
thức:
QN-3 = PN-3tg ϕ F = 39,9.0,62 = 24,74 MVAr
Như vậy ta có:
SN-3= 39,9 + j 24,74 MVA
Dòng công suất truyền tải trên đường dây HT-3 có giá trị bằng :
.

.

.

S H −3 = S 3 − S N−3 = 49 + j 23,732- (39,9 + j 24,74)
= 9,1 - j 1,008 MVA
Điện áp tính toán yêu cầu trên đoạn đường dây NĐ-3 bằng ;
UN-3 = 4,34 50 + 16.39,9 = 113,87 kV
Điện áp tính toán cho đường dây HT-3 bằng :

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

20


UH-3 = 4,34 41,23 + 16.9,1 = 59,32 kV
Tính toán tương tự cho các đọan đường dây còn lại ta có kết quả ghi
trong bảng sau:
Bảng 3.1: Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện thiết kế
Đường dây

Công suất
.

truyền tải S

Chiều dài
đường dây
l, km

Điện áp tính
toán U, kV

50

113,87

NĐ-3

MVA
39,9 + j 24,74

NĐ-4

38 + j 18,404

67,08

112,763

NĐ-5

48 + j 23,247

51

124,203

NĐ-6

40 + j 19,373

58,31

114,687

NĐ-7

36, + j 17,436

60,82

109,521

HT-3

41,23

59,32

HT-1

9,1 - j 1,008
36 + j 17,436

58,31

109,305

HT-2

30+j14,530

60,82

100,93

HT-8

40+j19,373

58,31

114,687

HT-9

38+j18,404

60,82

112,24

Điện áp định
mức Uđm, kV

Từ kết quả tính toán trong bảng trên ta chọn điện áp định mức của mạng điện
thiết kế là Uđm= 110 kV
3.2.1.2. Chọn thiết diện dây dẫn của các đường dây.
Trong truyền tải ở 110 kV thì phương pháp truyền tải được thực hiện chủ
yếu bằng đường dây tải điện trên không. Dây dẫn được sử dụng là dây AC (dây
nhôm lõi thép). Cột thường là cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo nơi mà
đường dây đi qua. Khoảng cách trung bình hình học giữa đường dây dẫn pha bằng
5m (DTB = 5m).

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

21

Thiết diện dây dẫn trong các mạng điện khu vực được thực hiện theo mật độ
dòng điện kinh tế.

F =

I max
J KT

Trong công thức:
+ Imax: Dòng chảy trên đường dây ở chế độ cực đại A.
+ JKT: Mật độ kinh tế dòng điện, A/mm2
Khi dây là AC và Tmax = 5000h thì ta chọn JKT = 1,1 A/mm2
ở chế độ phụ tải cực đại, dòng điện chảy trên đường dây được xác định bằng
công thức:
I m ax =

S max
.103 A
n 3U dm

Trong công thức:
+ n: số mạch đường dây n =1 đường dây một mạch, n =2 đường dây 2 mạch.
+ Uđm: Điện áp định mức của mạng điện, kV.
+ Smax: Công suất chảy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại MVA.
Theo thiết diện tính theo công thức trên ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn
tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra điều kiện xuất hiện vầng quang điện, độ bền cơ của
đường dây, phát nóng của đường dây sau sự cố và tổn thất điện áp cho phép.
Khi đường dây có điện áp 110 kV để không xuất hiện vầng quang thì dây
nhôm là lõi thép (AC) phải có thiết diện F ≥ 70 mm2.

Đường dây sau khi thoả mãn điều kiện phóng điện vầng quang thì cũng thoả
mãn luôn điều kiện độ bền cơ của dây dẫn. Vì vậy khi thiết kế ta kiểm tra được
theo điều kiện vầng quang thì không cần kiểm tra độ bền cơ do nó đã thoả mãn.
Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự
cố, ta phải có điều kiện sau:
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

22


Isc ≤ Icp.
Trong đó:
+ Isc: dòng điện chảy trên đường dây khi sảy ra sự cố.
+ Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của đường dây.
a.Lựa chọn tiết diện cho đường dây NĐ-3
Dòng điện chảy trên đường dây NĐ-3 trong chế độ phụ tải cực đại :
SN −3
39,92 + 24,742
3
I N −3 =
.10 =
.103 = 123,205 A
n 3Udm
2 3.110
Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ dòng điện kinh tế :
FN −3 =

IN −3 123,205
=
= 112 mm2

J KT
1,1

Ta chọn dây dẫn tiêu chuẩn là dây AC-120 có Icp = 380 A.
Sau khi chọn tiết đường dây ta tiến hành kiểm tra dây dẫn trong các chế độ
sự cố có thể xảy ra trong mạng điện. Các sự cố có thể xảy ra trong mạng điện ảnh
hưởng đến chế độ làm việc của đường dây NĐ-3 là :
 Ngừng cung cấp điện một mạch đường dây
 Ngừng cung cấp điện của một tổ máy phát trong nhà máy điện
Khi ngừng cung cấp điện một mạch đường dây thì dòng điện sự cố chảy trên
đường dây còn lại có giá trị bằng:
I1SC = 2.123,205 = 246,41A A
Ta thấy I1SC < I cp nên đường dây vận hành bình thường trong chế độ sự cố
ngừng cung cấp điện một mạch đường dây.
Khi ngừng cung cấp điện một máy phát điện thì các máy phát còn lại cung
cấp 100% công suất định mức của máy. Công suất tổng cộng của tất cả các máy
phát còn lại trong nhà máy điện :
PF = 2.100 = 200 MW
Công suất tự dùng trong nhà máy điện bằng :
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

23


Ptd = 0,1.200 = 20 MW
Công suất nhà máy đẩy vào đường dây trong chế độ ngừng cung cấp điện
một tổ máy phát điện :
PN-3= PF - Ptd - PN - ∆ PN
Như đã tính toán ở trên ta có PN = 162 MW và ∆ PN = 8,1 MW
Vậy ta có :

PN-3 = 200 - 20 - 162 - 8,1 = 9,9 MW
Công suất phản kháng có thể tính theo công thức :
QN-3 = PN-3tg ϕ F = 9,9.0,62 = 6,14MVAr
Do đó ta có :
.

S N −3 = 9,9 + j 6,14 MVA
Dòng công suất chảy từ hệ thống vào đường dây HT-3 bằng :
.

.

.

S H −3 = S 3 − SN −3 = 49+ j 23,732- (9.9 + j 6,14) =
= 39,1 + j 17,6 MVA
Dòng điện chảy trên đường dây NĐ-3 trong chế độ sự cố một máy phát điện:
I2SC =

9,92 + 6,14 2
.103 = 30,57 A
2 3.110

Từ kết quả trên ta thấy I2SC < Icp.Do vậy đương dây vẫn vận hành bình
thường khi sự cố một máy phát điện.
b. Lựa chọn thiết diện cho đương dây HT-3
Dòng điện chạy trong đường dây HT-3 trong chế độ phụ tải cực đại có giá trị
bằng :
9,12 + 1,0082
I H −3 =

.103 = 24,03 A
2. 3.110
Thiết diện đường dây HT-3 chọn theo mật độ dòng điện kinh tế :
sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

24


FH-3 =

24,03
= 21,84 mm2
1,1

Chọn dây AC-70 có dòng điện cho phép Icp= 265 A
Dòng điện chảy trên đoạn dường dây HT-3 khi ngừng cung cấp điện một
mạch đường dây :
I1SC= 2.24,03 = 48,06 A
Ta thấy I1SC < Icp nên đường dây vận hành bình thường.
Dòng điện chảy trên đường dây HT-3 khi ngừng một máy phát :
I2SC=

39,12 + 17,62
.103 = 112,52 A
2 3.110

Ta thấy I2SC < Icp nên đường dây vận hành bình thường trong chế độ sự cố một
nhà máy điện.
Sau khi chọn được dây dẫn tiêu chuẩn, xác định các thông số trên một đơn vị
dài của đường dây r0, x0, b0. Tiến hành tính các thông số tập trung R, X, B/2 trong

sơ đồ thay thế hình Π. Các công thức:
1
R= r l
n o

1
B 1
x l
= n.bo .l
;
n o
2 2
Với n là số mạch của đường dây. Trong sơ đồ có n =2. Ta có bảng giá trị
thông số của các đường dây của đoạn đường dây cấp điện.
;

X=

sinh viên thực hiện: LÊ BÁ BÍCH

25