đồ án thiết kế mạng lưới điện

Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Lời nói đầu
*******
Điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng của một
quốc gia. Nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống
sinh hoạt, nghiên cứu khoa học…
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
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 trong các lần thiết kế đồ án sau này. Qua đây em xin cảm ơn
T.S Lê Thành Doanh đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Sinh viên
Đặng Mai Anh

Đề bài: Thiết kế lưới điện cho khu vực gồm một nguồn và 5 phụ tải được phân bố như sau:

Trang 1 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

1

2

5

N
3
4

10k
10k

Số liệu nguồn: Nguồn là thanh góp hệ thống 110kV có công suất vô cùng lớn, hệ số cosφ =
0,88.
Số liệu phụ tải
Thông số

Pmax (MW)

Phụ tải
1

2

3

4

5

20

25

30

26

35

Pmin (MW)

0,80*Pmax

Cosφđm

0,8

Uđm (kV)

6

Yêu cầu điều
chỉnh điện áp
Loại
Tmax (h)

T

KT

KT

KT

KT

3

1

1

1

1

4000

THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN VÀ MỘT SỐ
PHỤ TẢI KHU VỰC
****************

Trang 2 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

CHƯƠNG I. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích những đặc điểm của nguồn cung
cấp điện và các phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn cung cấp dự
kiến các sơ đồ nối dây sao cho đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.

1.1. Phân tích nguồn.
Nguồn có công suất vô cùng lớn (VCL), hệ số công suất trên thanh góp 110kV của nguồn
cosφ = 0,8. Vì vậy, nguồn cần đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong chế
độ vận hành, có khả năng đáp ứng được mọi yêu cầu về công suất của phụ tải và đảm bảo chát
lượng điện áp. Nguồn có công suất ≥ 5÷7 lần công suất phụ tải.
1.2. Phân tích phụ tải.
*Có 5 phụ tải chia làm 02 loại:
-

-

Phụ tải loại I (gồm 04 phụ tải:,2,3,4,5 chiếm 80% ): là phụ tải rất quan trọng phải cấp
điện liên tục. Nếu mất điện sẽ gây ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng ảnh hưởng
đến an ninh, chính trị, tính mạng con người và thiệt hại cực kì lớn trong hoạt động sản
xuất kinh doanh. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng đường dây kép và hai máy biến
áp làm việc song song để đảm bảo cung cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng
điện năng ở chế độ vận hành.
Phụ tải loại III (gồm 01 phụ tải: 1 chiếm 20% ): là những phụ tải cho phép mất điện.
Đây là phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng
một đường dây đơn và một máy biến áp.

*Hệ số công suất của các phụ tải cosφđm = 0,8.
*Thời gian sử dụng phụ tải cực đại : + Của các phụ tải 1,2,3,4,5 là Tmax =4000 h.
*Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp bằng 6kV. Phụ tải cực tiểu bằng 80% phụ tải
cực đại.

* Yêu cầu điều chình điện áp
- Trong mạng thiết kế mạng điện cho phụ tải 1 yêu cầu điều chỉnh điện áp thường (T) nên
độ lệch điện áp thỏa mãn điều kiện:
Chế độ phụ tải cực đại: dU% ≥ +2,5%
Chế độ phụ tải cực tiêu: dU% ≤ +7,5%
Chế độ sau sự cố:

dU% ≥ -2,5%

-Các phụ tải 2,3,4,5 yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thương (KT) nên phạm vi điều chỉnh
điện áp thỏa mãn :
Chế độ phụ tải cực đại : dU% =+5%
Chế độ phụ tải cực tiểu : dU% = 0%

Trang 3 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Chế độ sau sự cố :

dU% = 0÷5%

Kết quả tính giá trị công suất các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu :
Trong đó:

Pmin = 0,80.Pmax
Smax =

Smin = 1-cosφ2

Qmax = Smax .sinφ

Qmin = Smin .sinφ

Bảng 1.1. Thông số các phụ tải.

Để đảm bảo sự ổn định chế độ vận hành trong hệ thống điện thì điện năng do các nhà máy
điện trong hệ thống sản xuất phải cân bằng với điện năng tiêu thụ. Do đó, chúng ta phải cân
bằng công suất.
Vì nguồn ở đây là nguồn công suất VCL nên có thể đáp ứng mọi yêu cầu về công suất cà
chất lượng điện áp cho tất cả các phụ tải khi xảy ra mọi biến động về công suất phụ tải. Vì
thế, ta không cần cân bằng công suất.

Phụ tải
1
2
3
4
5

Khoảng cách (km)
64.03
70.71
41.23
30
40

CHƯƠNG II. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

Đối với các phụ tải loại I có thể dùng dây kép và mạch vòng.

Trang 4 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Đối với các phụ tải lại III ta dùng dây đơn.
2.1. Chọn điện áp định mức của mạng.
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 năng, chi phí vận hành….
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất 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. Như vậy, chọn điện áp định mức của mạng điện được
xác định chủ yếu bằng các điều kiện kinh tế. Điện áp định mức của mạng điện cũng có thể
được xác định đồng thời với sơ đồ cung cấp điện hoặc theo giá công suất truyền tải và khoảng
cách truyền tải công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện.
Để chọn cấp điện áp hợp lí phải thỏa 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.

Để đơn giản khi tính toán, cho phép nối các đường dây hình tia từ nguồn cung cấp đến các
phụ tải.
Xác định chiều dài các đoạn đường dây Li (km) theo định lí Pytago
Công suất truyền tải trên các đoạn Pi (MW) cho sẵn.

Điện áp của mỗi đoạn đường dây được xác định theo công thức:
Ui = 4,34.

(kV)

( Trang 198 sách thiết kế các mạng và hệ thống Nguyễn Văn Đạm)
2.2. Đề xuất các phương án nối dây
Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nói dây của
mạng điện. Vì vật các sơ đồ mạng điện phải đảm bảo tính khả thi , độ tin cậy cung cấp điện
cần thiết, chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ thuận tiện và an toàn trong vận
hành cũng như đáp ứng các phụ tải phát triển.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện :
-

Cung cấp điện liên tục.
Đảm bảo chất lượng điện năng.
Đảm bảo thuận lợi cho thi công, vận hành.
Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
Đảm bảo chất lượng về kinh tế.

Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 5 phụ tải, trong đó có 1 phụ tải loại I và 4 phụ
tải loại III. Các hộ phụ tải loại I được cấp điện bằng một đường dây kép, còn các hộ phụ tải
loại III thì được cấp điện bằng 1 đường dây đơn.
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn điện, các hộ phụ tải cũng như vị trí
địa lý của chúng, ta sẽ phân vùng phụ tải thành các nhóm sau:
Trang 5 | 56

10k

Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

1

2

Nhóm 1

5

Nhóm 2

N

3
4

10k

Mỗi nhóm các phụ tải trên, ta cần tìm được những phương án nối dây sao cho tối ưu nhất rồi
đưa ra được sơ đồ nối dây hoàn thiện.

Phương ánN.I.1
1

2
64.03
km

5

N
40
km

3
4

+

10k
10k

Trang 6 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Phương án N.I.2 :

1

2

50
5

N
40
3

4

10k
10k

Phương án N.II.1 :

1

2

70.71
5

N
41.23
30
km

3

Trang 7 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

4

10k
10k

Phương án N.II.2 :

1

2

70.71
km

5

N
30
km4

3
44.72
km

10k
10k

Phương án N.II.3 :

1

2

70.71

km

5

N
41.23
km
30
km

Trang 8 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

3
4

44.72
km

10k
10k

2.3. Chọn tiết diện dây dẫn
Chọn tiết dây dẫn của mạng điện thiết kế được tiến hành có chú ý đến các chỉ tiêu
kinh
tế - kỹ thuật, khả năng tải của dây dẫn theo điều kện phát nóng trong các điều kiện sau sự cố,
độ bền cơ học của các đường dây trên không và các điều kiện tạo thành vầng quang điện.
Dây dẫn lựa chọn là dây nhôm lõi thép (AC) là loại dây dẫn điện tốt, đảm bảo được độ

bền cơ học cao, sử dụng ở mọi cấp điện áp và được sử dụng rỗng rãi trong thực tế. Vì mạng
điện thiết kế là mạng điện có Uđm =110kV, có chiều dài lớn nên tiết diện dây dẫn thường được
chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt :
Fkt =
Trong đó:

Fkt : tiết diện dây dẫn được tính theo đường dây thứ i
Imax : dòng điện chạy trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại

Jkt : mật độ dòng kinh tế, phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất
lớn nhất và loại dây dẫn (A/mm2 )
Đối với dây AC và Tmax =1000÷3000 thì Jkt = 1,3 A/mm2.
Tmax =3000÷5000 thì Jkt = 1,1 A/mm2
(theo bảng 4.1 trang 143, sách mạng lưới điện Nguyễn Văn Đạm )
Imax =
Với:

Imax – Dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường
Smax – Công suất trên đường dây thứ I khi phụ tải cực đại
n
– Số lộ đường dây
*Kiểm tra điều kiện vầng quang và điều kiện phát nóng dây dẫn:
Theo điều kiện vầng quang, tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn trị số cho phép đối với
mỗi cấp điện áp. Với cấp điện áp 110kV, để đảm bảo không xuất hiện vầng quang thì dây dẫn
có tiết diện F ≥ 70mm2.
Theo điều kiện phát nóng dây dẫn, sự cố dùng để kiểm tra kỹ thuật với lộ kép khi đứt một
nhánh trong đường dây kép, còn với mạch vòng thì ta phải xét đến sự cố xảy ra trên các nhánh.
Trang 9 | 56

Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc trên đường dây dẫn khi xảy ra sự cố phải thỏa mãn
điều kiện:
Isc max ≤ k.Icp
Trong đó:

Icp – giá trị dòng điện cho phép
K - hệ số quy đổi theo nhiệt độ Khc = 0,88 ứng với nhiệt độ là 35oC
Đối với đường dây kép : Isc max = 2.Imax < 0,88.Icp
Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện.

2.4. Tổn thất điện áp trong lưới điện.
Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i khi vận hảnh bình thường
∆Ui bt % = 1 00
Trong đó: Pi, Qi là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ i
Ri, Xi là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i
Đối với đường dây kép, nếu gặp sự cố trên một đường dây thì tổn thất điện áp trên đường
dây là:
ΔUi sc% = 2.ΔUi bt%
Các mạng điện một cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật nếu trong chế độ phụ tải cực đại
các trị số tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố là:
ΔUmax bt = 10 ÷ 15%
ΔUmax sc = 10 ÷ 20%
Đối với mạng điện kín, có thể chấp nhận tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ phụ tải
cực đại và chế độ sự cố là:
ΔUmax bt = 15 ÷ 20%
ΔUmax sc = 20 ÷ 25%
2.5. Tính toán chi tiết các phương án
2.5.1. Phương án N.I.1.

1

2
64.03
km

5

N
40
km

3
4

Trang 10 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

10k
10k

A.Lựa chọn điện áp định mức của mạng
Điện áp của mỗi đoạn đường dây được xác định theo công thức:
Ui = 4,34.

(kV)

B.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
B.1.Xét đoạn đường dây N-1
- Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây N-1 khi phụ tải cực đại
Imax N1= = .103= 131,22 (A)
Fkt = = 119,28(mm2)
Chọn dây dẫn AC-120, có tiết diện chuẩn là 120mm2 và dòng điện cho phép Icp = 380
A
- Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-120 có Ftc = 120mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây N-1 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự cố sẽ dẫn đến mất điện, không
tính đến Isc.
- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây
*Với đường dây AC-120 ta có ro = 0,27 Ω/km; xo = 0,423 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây N-1:
RN1= ro.lN1 =0,27.64,03 = 17,288 Ω
XN1=xo.lN1 = 0,423.64,03 = 27,08 Ω
*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
∆UN1bt% = 100 = .100 = 6,22%
B.2.Xét đường dây N-5
- Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây N-3 khi phụ tải cực đại:
Imax5 = = .103 =114,81 A
Fkt = = 104,37 (mm2)
Chọn dây dẫn AC-120, có tiết diện chuẩn 120mm2 và dòng điện cho phép Icp = 380 A

Trang 11 | 56

Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

- Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-120 có Ftc = 120mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây N-5 là đường dây kép nên khi xảy ra sự cố ở một lộ thì lộ còn lại vẫn
làm việc.
Isc = 2.Imax = 2. 114,81 = 229,62 (A)
Isc < 0,88.Icp = 0,88.380 = 334,4 (A) - thỏa mãn điều kiện phát nóng
- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây
*Với đường dây AC-120 ta có ro = 0,27 Ω/km; xo = 0,423 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây N-5:
R5= ro.l5 = 0,27.40= 5,4 Ω
X5= xo.l5 = 0,423.40 = 8,46 Ω
*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
∆U5bt% = 100 = .100 = 3,39%
*Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố :
∆UN5sc% = 2 . ∆UN5bt% = 2.3,39 = 6,79%
Bảng 2.1. Bảng chọn điện áp vận hành
Đườn
g
dây
N-1
N-5

Số
lộ
1
2

l
(km)
64,03
40

P
(MVA)
20
35

Q
(MVAr)
15
26,25

Smax
(MVA)
25
43,75

Uđm
(kV)
110
110

Bảng 2.2. Bảng chọn tiết diện dây dẫn
Đườn
g

Số

l

dây

lộ

(km)
64,03

N-1

1

N-5

2

Smax
(MVA
)
25

40
43,75

Imax

Fkt

Ftc

Icp

Isc

k.Icp

(A)
131,2
2
114,8
1

(mm²)
119,2
8
104,3
7

(mm²)

(A)
38
0
38
0

(A)

(A)

-

334,4

229,62

334,4

120
120

Bảng 2.3. Tổn thất điện áp trên đường dây
Đườn
g
dây

Số
lộ

N-1
N-5

1
2

l
(km)
64,03

40

Uđm
(kV)
110
110

R
Ω
17,28
8
5,4

X
Ω
5,4
8,46

∆Ubt
%

∆Usc
%

6,22
3,39

6,79

Từ bảng 2.3 ta thấy:

Trang 12 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

ΔUbt max% = 6,22% < 10%
ΔUsc max % = 6,79% < 20%
Vậy phương án I thỏa mãn các điều kiện về kỹ thuật
2.5.2. Phương án N.I.2.
1

2

50
5

N
40
3
4

10k
10k

A.Lựa chọn cấp điện áp vận hành.
Điện áp của mỗi đoạn đường dây được xác định theo công thức:
Ui = 4,34. (kV)
A.1. Xét đoạn đường dây 1-5
S 1-5 = S 1= 20+j15 (MVA)

l 1-5= 50 (km)
U1-5 = 4,34. = 83,48 (kV)
A.2. Xét đoạn đường dây N-2.
SN-5 = S1 + S5= (20+15) + (35+26,25) =55+j41,25 (MVA)
lN-5 = 40 (km)
UN-5 = 4,34. = 95,08 (kV)

Trang 13 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

B. Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
B.1. Xét đoạn đường dây 1-5
- Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây 1-5 khi phụ tải cực đại
Imax 1-5= = .103= 131,22 (A)
Fkt = = 119,29 (mm2)
Chọn dây dẫn AC-120, có tiết diện chuẩn là 120mm2 và dòng điện cho phép Icp =380A
- Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-120 có Ftc = 120mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây 1-5 là đường dây đơn nên khi xảy ra sự cố sẽ dẫn đến mất điện, không
tính đến Isc.
- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây
*Với đường dây AC-120 ta có ro = 0,27 Ω/km; xo = 0,423 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây N-1:
RN1= ro.lN1 =0,27.50 = 13,5 Ω
XN1=xo.lN1 = 0,423.50 = 21,15 Ω
*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:

∆UN1bt% = 100 = .100 = 4,85%
B.2. Xét đoạn đường dây N-5.
- Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây N-5 khi phụ tải cực đại
Imax N5= = .103= 180,42 (A)
Fkt = = 164,02 (mm2)
Chọn dây dẫn AC-185, có tiết diện chuẩn là 185mm2 và dòng điện cho phép Icp = 510 A
- Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-185 có Ftc = 185mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây N-5 là đường dây kép nên khi xảy ra sự cố ở một lộ thì lộ còn lại vẫn
làm việc.
Isc = 2.Imax = 2.180,42 = 360,84 (A)
Isc < 0,88.Icp = 0,88.510 = 448,8 (A) - thỏa mãn điều kiện phát nóng
- Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây
*Với đường dây AC-185 ta có ro = 0,17 Ω/km; xo = 0,409 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây N-5:
RN5= ro.l5 = 0,17.40 = 3,4 Ω
XN5= xo.l2 = 0,409.40 = 8,18 Ω

Trang 14 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
∆UN5bt% = 100 = .100 = 4,33%
*Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố :
∆UN2sc% = 2 . ∆UN2bt% = 2.4,33 =8,67%
. Bảng 2.4. Chọn cấp điện áp vận hành

Đường
dây
N-5
1-5

Số
lộ
2
1

l
(km)
40
50

P
(MVA)
55
20

Q
(MVAr)
41,25
15

Smax
(MVA)
68,75
25

Uđm
(kV)
110
110

Bảng 2.5. Chọn tiết diện dây dẫn.
Đườn
g
dây

Số
lộ

l
(km)

Smax
(MVA)

Imax
(A)

N-5

2

40

68,75

1-5

1

50

25

180,42
131,2
2

Fkt
(mm²)
164,0
2
119,2
9

Ftc
Icp
(mm²) (A)
51
185
0
38
120
0

Isc

(A)
360,8
4

k.Icp
(A)
448,8

-

-

Bảng 2.6. Tổn thất điện áp
Đườn
g
dây
N-5
1-5

Số
lộ
2
1

l
(km)
40
50

Smax Uđm

(MVA) (kV)
68,75
110
25
110

R
Ω
3,4
13,5

X
Ω
8,18
21,15

∆Ubt%

∆Usc%

4,33
4,85

8,67

Từ bảng 2.6. ta thấy:
ΔUbt max% = 4,85% < 10%
ΔUsc max % = 8,67 % < 20%
Vậy phương án N.I.2 thỏa mãn các điều kiện về kỹ thuật.

2.5.3. Phương án N.II.1

Trang 15 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

1

2

70.71
5

N
41.23
3

30
km4

10k
10k

Bảng 2.7. Chọn điện áp vận hành
Đường
dây
N-2
N-3
N-4

Số
lộ
2
2
2

l
(km)
70,71
41,23
30

P
(MVA)
25
30
26

Q
(MVAr)
18,75
22,5
19,5

Smax
(MVA)
31,25
37,5
32,5

Uđm
(kV)
110
110
110

Bảng 2.8. Chọn tiết diện dây dẫn
Đườn
g

Số

l

dây

lộ

N-2

2

N-3

2

(km)
70,7
1

41,2
3

N-4

2

30

Smax
(MVA
)

Imax

Fkt

(A)

(mm²)

Ftc
(mm²
)

31,25

82,01

74,55

95

37,5

95,41

86,74

95

32,5

85,29

77,54

95

Icp

Isc

k.Icp

(A)
33
0
33
0

33
0

(A)

(A)

164,02

290,4

190,82
155,0
8

290,4
290,4

Bảng 2.9. Tổn thất điện áp
Đườn
g

Số

l

dây

lộ

N-2

2

Uđm

R

X

(km)

Smax
(MVA
)

(kV)

(Ω)

70,71

31,25

110

(Ω)
11,6
7

15,17

∆Ubt
%

∆Usc%

4,76

9,52

Trang 16 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

N-3
N-4

2
2

41,23
30

37,5
32,5

110
110

6,8
4,95

8,84
6,435

3,33
2,1

6,66
4,2

Từ bảng 2.9. ta thấy: ΔUbt max% = 4,76% < 10%
ΔUsc max % = 9,52% < 20%
Vậy phương án N.II.1 thỏa mãn các điều kiện về kỹ thuật.
2.5.4. Phương án N.II.2
1

2

70.71
km

5

N
30
km4

4

3
44.72
km

10k
10k

Bảng 2.10. Chọn điện áp vận hành
Đường
dây
N-2
N-4
4-3

Số
lộ
2
2
2

l
(km)
70,71
30
44,72

P
(MVA)

25
56
30

Q
(MVAr)
18,75
42
22,5

Smax
(MVA)
31,25
70
37,5

Uđm
(kV)
110
110
110

Bảng 2.11. Chọn tiết diện dây dẫn
Đường
dây

Số
lộ

Smax

(MVA)

Imax
(A)

Fkt
(mm²)

2

l
(km)
70,7
1

N-2

31,25

82,01

N-4

2

30

70

183,7

74,55
167,0
1

4-3

2

44,72

37,5

98,4

89,46

Ftc
Icp
(mm²) (A)
33
95
0
185
95

510
33
0

Isc
(A)
164,0
2

k.Icp
(A)
290,4

367,4

448,8

196,8

290,4

Trang 17 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Bảng 2.12. Tổn thất điện áp
Đườn
g

Số

l

dây

lộ

N-2

2

(km)
70,7
1

N-4

2

3-4

2

30
44,7
2

Smax
(MVA
)

R

X

(Ω)

31,25

11,67

70

2,55
7,378
8

(Ω)
15,1
7
6,13
5
9,59
2

37,5

∆Ubt
%

∆Usc
%

4,76

9,52

3,31

6,62

3,61

7,23

Từ bảng 2.12. ta thấy: ΔUbt max% = 3,31 + 3,61 = 6,92 % < 10%
ΔUsc max % = 7,23+6,62 = 13,85% < 20%
Vậy phương án N.II.2 thỏa mãn các điều kiện về kỹ thuật.
2.5.5. Phương án N.II.3
1

2

70.71
km

5

N
41.23
km
30
km4

4

3

44.72
km

10k
10k

A.1. Xét mạch vòng kín N-3-4-N.
Dòng công suất trên đoạn N-4.

Trang 18 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

SN-4 = =
= 27,03+j20,29 (MVA)
Dòng công suất trên đoạn 3-4.
S34 = SN-4 – S4 = (27,03+j20,29) – (26+j19,5) = 1,03+j0,79(MVA)
Dòng công suất trên đoạn N-7.
SN-3 = -S34 + S4 = -(1,03+j0,79) + (26+j19,5) = 24,94+j18,71 (MVA)
Điểm phân công suất trong mạng là tại phụ tải 3.
LN-4 = 30 km
UN-4 = 4,34. = 93,33 (kV)
L34 = 44,72 (km)
U34 = 4,34. = 33,95 (kV)

LN-3 = 41,23 (km)
UN-3 = 4,34. = 91,07 (kV)
B.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
B.1. Xét đoạn đường dây N-4
- Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây N-4 khi phụ tải cực đại
Imax N-4= = .103= 177,39 (A)
Fkt = = 161,27 (mm2)
Chọn dây dẫn AC-185, có tiết diện chuẩn là 185mm2 và dòng điện cho phép Icp = 510 A
- Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-185 có Ftc = 185mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây N-4 khi xảy ra sự cố thì xảy ra 2 trường hợp:
•∙ Sự cố đứt đoạn dây N-3
•∙ Sự cố đứt đoạn dây 3-4
Do phụ tải 3 là điểm phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-3 nguy hiểm hơn.
Dòng công suất trên đoạn N-3 khi sự cố đứt đoạn N-4 .
Ssc N4 = S3 + S4 = (30+j22,5) + (26+j19,5) = 56+j42 (MVA)
Dòng điện khi xảy ra sự cố:
Isc N4= = .103= 367,40 (A)
Isc N4 < 0,88.Icp =448,8 (A)
B.2. Xét đoạn đường dây N-3
- Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây N-3 khi phụ tải cực đại

Trang 19 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Imax N-3= = .103= 163,64 (A)
Fkt = = 148,77 (mm2)
Chọn dây dẫn AC-150, có tiết diện chuẩn là 150mm2 và dòng điện cho phép Icp =445 A
+ Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-150 có Ftc = 150mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây N-3 khi xảy ra sự cố thì xảy ra 2 trường hợp:
• Sự cố đứt đoạn dây N-4
• Sự cố đứt đoạn dây 3-4
Do phụ tải 3 là điểm phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-4 nguy hiểm hơn.
Dòng công suất trên đoạn N-3 khi sự cố đứt đoạn N-4 .
Ssc N3 = S3 + S4 = (30+j22,5) + (26+j19,5) = 56+j42 (MVA)
Dòng điện khi xảy ra sự cố:
Isc N7= = .103= 367,4 (A)
Isc N7 < 0,88.Icp =448,8 (A)
B.3. Xét đoạn đường dây 3-4
+ Chọn tiết diện dây dẫn
Dòng điện cực đại chạy trên đường dây 3-4 khi phụ tải cực đại
Imax 3-4= = .103= 6,81 (A)
Fkt = = 6,19 (mm2)
Chọn dây dẫn AC-70, có tiết diện chuẩn là 70mm2 và dòng điện cho phép Icp = 265 A
+ Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Dây dẫn AC-70 có Ftc = 70mm2 ≥ 70mm2 (thoả mãn điều kiện vầng quang).
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Đoạn đường dây 3-4 khi xảy ra sự cố thì xảy ra 2 trường hợp:
•∙ Sự cố đứt đoạn dây N-4
•∙ Sự cố đứt đoạn dây N-3
Do phụ tải 3 là điểm phân công suất nên sự cố đứt đoạn dây N-3 nguy hiểm hơn.
Dòng công suất trên đoạn 3-4 khi sự cố đứt đoạn N-3 .
Ssc 34 = S3 = 30+j22,5 (MVA)

Dòng điện khi xảy ra sự cố:
Isc 34= = .103= 196,82 (A)
Isc N7 < 0,88.Icp =233,2 (A)
B.4. Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây
a) Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường
- Đoạn đường dây N-4.
*Với đường dây AC-185 ta có ro = 0,17Ω/km; xo = 0,409 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây N-4:
RN4= ro.lN4 = 0,17.30 = 5,1 Ω
XN4= xo.lN4 =0,409.30 = 12,27 Ω

Trang 20 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
∆UN1bt% = 100 = .100 = 3,19%

- Đoạn đường dây 3-4
*Với đường dây AC-70 ta có ro = 0,45 Ω/km; xo = 0,44 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây 3-4:
R34= ro.l34 = 0,45.44,72 = 20,124 Ω
X34= xo.l34 = 0,44.44,72 = 19,68 Ω
*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
∆U34bt% = 100 = .100 = 0,29%
- Đoạn đường dây N-3
*Với đường dây AC-150 ta có ro = 0,21 Ω/km; xo = 0,416 Ω/km
Điện trở và điện kháng trên đường dây N-7:
RN7= ro.lN7 = 0,21.41,23 = 8,65 Ω

XN7= xo.lN7 = 0,416.41,23 = 17,15 Ω
*Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường:
∆UN3bt% = 100 = .100 = 4,43%
b) Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố :
Sự cố nặng nề nhất là sự cố trên đoạn đường dây từ nguồn tới điểm phân công suất. Do đó,
khi xảy ra sự cố trong mạch điện kín N-3-3-N thì sự cố đứt dây N-3 là nguy hiểm nhất do
điểm 3 là điểm phân công suất.
- Tổn thất điện áp khi sự cố đứt đoạn dây N-3:
∆UN34sc % = ∆UN4sc% + ∆U34sc%
Tổn thất trên đoạn N-1
Ssc N4 = SN4 + SN3 = (26+j19,5) + (30+j22,5) = 56+j41 (MVA)
∆UN4sc% = 100 = .100 = 6,52%
Tổn thất trên đoạn 3-4
Ssc 34 = S3 = 30+j22,5 (MVA)
∆U34sc% = 100 = .100 = 8,65%
∆UN34sc % = ∆UN4sc% + ∆U34sc% = 6,52+8,65 = 15,17%

Bảng 2.13. Chọn điện áp vận hành
Đườn
g
dây
N-2
N-3

Số

l

P

Q

Smax

Uđm

lộ
2
1

(km)
70,71
41,23

(MVA)
25
24,94

(MVAr)
18,75
18,71

(MVA)
31,25
31,18

(kV)
110
110

Trang 21 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

N-4
3-4

1
1

30
44,72

27,03
1,03

20,29
0,79

33,8
1,3

110
110

Bảng 2.14. Chọn tiết diện dây dẫn
Đườn
g
dây

Số

l

Smax

Imax

Fkt

Ftc

Icp

Isc

k.Icp

lộ

(km)

(A)

(mm²)

(mm²
)

(A)

(A)

(A)

N-2

2

70,7
1
41,2
3
30

(MVA
)
31,25

82,01
163,6
5
177,4
0
6,82

74,55
148,7
8

161,2
7
6,2

95
150

33
0
44
5
51
0
26
5

164,0
2
327,3

290,
4
391,
6
448,
8
233,
2

N-3

1

N-4

1

3-4

1

31,18
33,8

44,7
2

1,3

185
70

354,8
13,64

Bảng 2.15. Tổn thất điện áp
Đườn
g
dây

Số

l

Smax

lộ

(km)

N-2

2

70,7
1
41,2
3
30

(MVA
)
31,25

N-3

1

N-4

1

3-4

1

44,7
2
Từ bảng 2. ta thấy:

Uđ
m
(kV)

R

X

(Ω)

(Ω)

∆Ubt
%

∆Usc
%

4,76
4,43

9,52
15,17

3,19

6,52

0,29

8,65

110

15,1
11,67
7
31,18 110 8,65
17,1
5
33,8
110
5,1
12,2
7
1,3
110 20,12 19,6
4
8
ΔUbt max% = 4,76 % < 10%

ΔUsc max % = 15,17% < 20%

Vậy phương án N.II.3 thỏa mãn các điều kiện về kỹ thuật.
So sánh chỉ tiêu kỹ thuật các phương án
Nhóm 1

Nhóm II

Phương án
1

2

1

2

3

ΔUbt max%

6,22

4,85

4,76

6,92

7,76

ΔUsc max %

6,72

8,67

9,52

13,85

15,17

Theo bảng trên ta thấy:

Trang 22 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh
-

Trong nhóm N.I thì phương án N.I.1 có tổn thất điện áp ở chế độ bình thường và sự cố
nhỏ nhất.
Trong nhóm N.II thì phương án N.II.1 có tổn thất điện áp ở chế độ bình thường và sự
cố nhỏ nhất.

CHƯƠNG III. CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU KINH TẾ

3.1. Tính các chỉ tiêu kinh tế.
Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản

không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.
Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán hằng năm,
được xác định theo công thức:
Z = (atc + avh ).K + ΔA.C
Trong đ ó:

Z - hàm tính toán chi phí tổn thất hàng năm
atc - hệ số hiệu quả của vốn đầu tư, đối với lưới điện 110kV thì atc = 0,125

avh - hệ số khấu hao hao mòn sửa chữa thiết bị, với đường dây trên không các
cấp điện áp avh = 0,04
K - tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây
K = x. ∑Ko.li
x =1

với đường đây đơn

x = 1,6 với đường dây kép
li - chiều dài đường dây nhánh thứ i
C – giá điện năng tổn thất, C = 1500đ/1kWh.
Giá thành dây dẫn
Loại dây

AC-70

AC-95

AC-120

AC-150

AC-1850

AC-240

Giá tiền
(106 đ/km)

208

283

354

403

411

500

Tổn thất điện năng và công suất
ΔA - Tổn thất điện năng trên lưới, (kWh)
ΔA = ∑ ΔPmax i . τmax i
ΔPmax i = =
Trong đó: ∆Pmax i : tổn thất công suất đường dây nhánh thứ i khi phụ tải cực đại
Trang 23 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Pmax i, Qmax i là công suất tác dụng và công suất phản kháng của đường dây khi phụ
tải cực đại
Ri. : Là điện trở tác dụng của đường dây thứ i
τ: Thời gian tổn thất lớn nhất (h) được tính bằng công thức:
τ = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 (h)
3.2. Tính toán chi tiết cho các phương án
3.2.1. Phương án N.I.1
a, Tổn thất công suất tác dụng
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây N-1:
∆PN1 = .RN1 = .17,288= 0,89 MW
Các đường dây còn lại ta tính toán tương tự.
b, Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện
Giả thiết rằng các đường dây trên không một mạch được đặt trên cùng cột thép (cột kim
loại). Như vậy vốn đầu tư xây dựng đường dây N-1 được xác định như sau:
KN-1 = 1 . Ko N-1 . lN-1
Trong đó:
lN-1 là chiều dài đường dây N-1 (lN-1= 64,03 km)
Ko N-1 là giá thành 1km đường dây N-1, đường dây N-1 là dây AC-120 cho nên
ta tra được 354.106 đ/km
KN-1 = 1. 354 .106 . 64,03 = 22666,62.106 đ
Kết quả tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây và vốn đầu tư của phương án
N.I.1.
Đườn
g

Dây

Hệ số

dây

dẫn

x

N-1
N-5

1xAC120
2xAC120

1
1,6

l
(km)
64,0
3
40
Tổng

Smax
(MVA
)

R

X

(Ω)

(Ω)

25
43,75

17,288
5,4

5,4
8,46

ΔP
(MW
)

Ko.10⁶

K.10⁶

(đ/km)

(đ)

0,89
0,85
1,75

354
354

22666,62
22656
45322,62

c, Xác định chi phí vận hành hàng năm.
Thời gian tổn thất công suất trên đường dây N-1.
τ 1 = (0,124 +4000 . 10-4)2 . 8760 = 2405,29 h
Thời gian tổn thất công suất trên đường dây N-3.
τ 5 = (0,124 + 4000 . 10-4)2 . 8760 = 2405,29 h

Trang 24 | 56


Họ và tên: Đặng Mai Anh – MSV: 1551110101GVHD: Lê Thành Doanh

Tổn thất điện năng trong mạng điện.
ΔA = ΔPN1 .τ1 + ΔPN5 .τ5 = 1,75.2405,29 = 4195,33 (MWh)

Tổng chi phí vận hành của mạng điện.
Z = (atc + avh ).K + ΔA.C = (0,125+0,04). 45322,62.106 + 4195,33.103.1500
=13771,23.106 (đ)
3.2.2 Phương án N.I.2
Kết quả tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây và vốn đầu tư của phương án
N.I.2.
Đường

Dây

Hệ số

l

dây

dẫn
2xAC18
5
1xAC12
0

x
1,6

N-5
1-5

1

R

X

(km)

Smax
(MVA
)

(Ω)

40

68,75
25

50
Tổng

Ko.10⁶

K.10⁶

(Ω)

ΔP
(MW
)

(đ/km)

(đ)

3,4

8,18

1,33

441

28224

13,5

21,15

0,69
2,02

354

17700
45924

Tổn thất điện năng trong mạng
Đường
dây
N-5
1-5

Dây
dẫn
2xAC18
5
1xAC12
0

Hệ số
x

l
(km)

Smax
(MVA)

ΔP
(MW)

1,6

40

68,75

1,33

1
Tổng

50

25

0,69
2,02

Tmax
(h)

τ (h)

ΔA
(MWh)

4000

2405,29

3199,06

4000

2405,29

1659,65
4858,71

Tổng chi phí vận hành của mạng điện.
Z = (atc + avh ).K + ΔA.C = (0,125+0,04).45924.106 +4858,71.103.1500
= 21213,69.106 (đ)
3.2.3 Phương án N.II.1
Kết quả tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây và vốn đầu tư của phương án
N.II.1.
Đườn
g
Dây
Hệ số
l

Smax
R
X
ΔP
Ko.10⁶
K.10⁶
dây
dẫn
x
(km) (MVA) (Ω)
(Ω) (MW (đ/km) (đ)

Trang 25 | 56