Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
CHƯƠNG I: ĐỊNH PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG
BÙ SƠ BỘ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
I. Phân tích sơ bộ các nguồn cấp và phụ tải
Để chọn được phương án tối ưu cần tiến hành phân tích sơ bộ các nguồn cấp và
phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát của các nguồn cung cấp và dự kiến các
sơ đồ nối điện sao cho đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
1. Nhà máy thủy điện A
Nhà máy thủy điện A có tất cả 4 tổ máy. Mỗi tổ máy có công suất định mức là 32
MW. Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy thủy điện bằng 4x32=128 MW
So với nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện vận hành kinh tế hơn, khởi động và
mang tải nhanh, vận hành linh hoạt và hiệu quả, công suất tự dùng nhỏ, chiếm khoảng
(2÷3)% công suất định mức.
2. Nhà máy nhiệt điện B
Nhà máy nhiệt điện B có tất cả 3 tổ máy. Mỗi tổ máy có công suất định mức là 50
MW. Như vậy tổng công suất định mức của nhà máy nhiệt điện bằng 3x50=150 MW
Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện là hiệu suất thấp (khoảng 30%), thời gian khởi
động lâu nhưng bù lại điều kiện làm việc của nhà máy ổn định, công suất phát có thể
thay đổi tùy ý, điều đó phù hợp với sự thay đổi của phụ tải trong mạng điện. Chế độ
làm việc của nhà máy nhiệt điện chỉ đảm bảo được tính kinh tế khi nó vận hành với
(80÷90)%.Pđm. Đối với nhà máy nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải
P ≥ 70%Pđm.
3. Phân tích số liệu phụ tải
Trong hệ thống có 6 phụ tải với số liệu được cho ở bảng 1.1
Bảng 1.1: Số liệu phụ tải
Các hộ tiêu thụ
Các số liệu
1
2
3

4
Phụ tải cực đại (MW)
23
26
25
22
0,75
0,8
0,8
0,8
Hệ số công suất cos
Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện
I
I
I
I
Điện áp định mức mạng thứ cấp
22kV
Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h
Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại

II. Cân bằng công suất sơ bộ
1. Cân bằng công suất tác dụng

5
18
0,75
III

6

24
0,8
I


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Sự cân bằng công suất tác dụng được biểu diễn theo biểu thức:
PF = m.Ppt + P + Ptd + Pdt
Trong đó:
PF : Tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy thủy điện A và nhiệt điện B
trong hệ thống.
PF = 4.32 + 3.50 = 278 MW
m : Hệ số đồng thời của phụ tải, lấy m = 1.
Ppt : Tổng công suất tác dụng của các phụ tải ở chế độ cực đại
Ppt = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6
= 23 + 26 + 25 + 22 + 18 + 24 = 138 MW
P : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trạm biến áp của
mạng điện. Tổn thất này phụ thuộc vào số lượng máy biến áp và chiều dài đường dây
của hệ thống điện. Khi thiết kế sơ bộ ta xem P là không đổi và bằng 10% của tổng
phụ tải cực đại.
P = 10% .138 = 13,8 MW
Ptd : Tổng công suất tác dụng tự dùng của nhà máy điện.
Đối với nhà máy nhiệt điện, lấy bằng 8%.(Ppt + P)
Đối với nhà máy thủy điện, lấy bằng 2%.(Ppt + P)
Ptd = 8%.(138 + 13,8) + 2%.(138 + 13,8) = 15,18 MW
Pdt : Tổng công suất tác dụng dự trữ của hệ thống. Ở đây lấy Pdt bằng công
suất lớn nhất của 1 tổ máy.
Pdt = 50 MW
Như vậy:
PFtt = 138 + 13,8 + 15,18 + 50 = 216,98 MW

So sáng với công suất đặt của các nhà máy, ta thấy PFtt < PF (hay 216,98 MW <
278 MW), tức là các nhà máy điện đảm bảo đáp ứng đủ công suất tác dụng cho hệ
thống điện.
2. Cân bằng công suất phản kháng
Biểu thức cân bằng cống suất phản kháng:
QF + Qb = m.Qpt + QB + QL + Qtd + Qdt - QC
Trong đó:
QF: Tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
QF = PFtt.tg
tg được xác định bởi cos của máy phát khi làm việc định mức:
cosA = cosB = 0,8  tg = 0,75


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Như vậy:
QF = 216,98.0,75 = 162,74 MVAr
Qb: Tổng công suất phản kháng cần bù sơ bộ.
m: Hệ số đồng thời của phụ tải, lấy m = 1.
Qpt: Tổng công suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại.
Qpt =

6

 (P

pti

.tg i )

i 1

Với cos = 0,8  tg = 0,75
cos = 0,75  tg = 0,882
Như vậy:
6

Qpt =  (Ppti.tgi )
i 1

= (26+25+22+24).0,75 + (23+18).0,882
= 108,91 MVAr
QB: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống.
Lấy QB = (15 20)%.Qpt
QB = 20%Qpt = 20%.108,91 = 21,78 MVAr
QL: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đường dây trong mạng điện.
QC: Tổng công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra. Một cách
gần đúng ta có: QL = QC
Qtd: Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện (costd = 0,8)
Qtd = Ptd .tgtd = 15,18.0,75 = 11,39 MVAr
Qdt: Tổng công suất phản kháng dự trữ của hệ thống.
Qdt = Pdt .tg = 50.0,75 = 37,5 MVAr
Từ biểu thức cân bằng công suất phản kháng, ta có:
Qb = m.Qpt + QB + Qtd + Qdt - QF
= 108,91 + 21,78 + 11,39 + 37,5 - 162,74 = 16,84 MVAr
Như vậy để cân bằng công suât phản kháng, ta cần bù thêm lương công suất phản
kháng là Qb = 16,84 MVAr. Việc bù công suất ưu tiên cho các hộ có Cos thấp và ở
xa, và bù cho đến Cos = (0,9  0,95) . Lượng còn lại ta bù cho các hộ ở gần kế tiếp
có Cos cao hơn và bù cho đến Cos = (0,85  0,9).
Ta tiến hành bù như sau:
Bù công suất phản kháng cho hộ số 5:

Giả sử sau khi bù, hệ số công suất của hộ số 5 là:
Cos5' = 0,92  tg5' = 0,426
Vậy Qb5= P5.(tg5 - tg5') = 18.(0,882 - 0,426) = 8,21 MVAr


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Dung lượng bù còn lại: 16,84 - 8,21 = 8,63 MVAr ta bù hết cho hộ 1
Qb1 = P1.(tg1 - tg1') = 23.(0,882 - tg1') = 8,63 MVAr
 tg1' = 0,882 -

8,63
= 0,51  Cos1' = 0,89
23

Ta có bảng số liệu sau:
Bảng 1.2: Thông số của các phụ tải sau khi bù
Phụ
Pmax
Qmax
Qb
Q'max
Cos
Cos'
tải
(MW)
(MVAr)
(MVAr) (MVAr)
1
23
20,28

0,75
8,63
11,65
0,89
2
26
19,5
0,8
0
19,5
0,8
3
25
18,75
0,8
0
18,75
0,8
4
22
16,5
0,8
0
16,5
0,8
5
18
15,88
0,75
8,21

7,67
0,92
6
24
18
0,8
0
18
0,8

S'max
(MVA)
25,78
32,5
31,25
27,5
19,57
30

III. Định phương thức vận hành các nhà máy điện
1. Chế độ vận hành phụ tải cực đại
Công suất yêu cầu của phụ tải lúc cực đại (không kể đến công suất dự trữ)
Pycmax = Pptmax + P + Ptd
= 138 +13,8 + 15,18 = 166,98 MW
Vì công suất phụ tải yêu cầu chỉ có 166,98 MW mà tổng công suất của hai nhà
máy điện là 278 MW, do đó sơ bộ xác định phương thức vận hành của 2 nhà máy như
sau:
Ta cho 3 tổ máy của nhà máy B phát với công suất 85% công suất định mức:
PFB = 85%.3.50 = 127,5 MW
Phần công suất còn lại do nhà máy A đảm nhận:

PFA = Pycmax - PFA = 166,98 - 127,5 = 39,48 MW
Khi đó nếu huy động 2 tổ máy của nhà máy A thì mỗi tổ máy sẽ đảm nhận %
công suất so với định mức:
PFA% =

39,48
.100 = 61,69%
2.32

2. Chế độ vận hành phụ tải cực tiểu
Công suất yêu cầu của phụ tải lúc cực tiểu (không kể đến công suất dự trữ)
Pycmin = 50%.Pycmax = 50%.166,98 = 83,49 MW
Ở chế độ cực tiểu cho phép cắt bớt một số tổ máy của nhà máy. Giả sử ta cắt bớt
2 tổ máy của nhà máy B cho 1 tổ máy còn lại phát với công suất bằng 85% công suất
định mức
PFB = 85%.1.50 = 42,5 MW
Phần công suất còn lại do nhà máy A đảm nhận:
PFA= Pycmin - PFB = 83,49 - 42,5 = 40,99 MW


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Khi đó nếu huy động 2 tổ máy của nhà máy điện A vận hành thì khi đó mỗi tổ
máy sẽ đảm nhận % công suất so với định mức:
PFA% =

40,99
.100 = 64,05 %
2.32

3. Chế độ sự cố

Xét sự cố nặng nề nhất khi ngừng phát 1 tổ máy lớn nhất của nhà máy nhiệt điện
B trong chế độ phụ tải cực đại. Khi đó 2 tổ máy còn lại của nhà máy B phát 85% công
suất định mức.
PFB =85%.2.50 = 85 MW
Phần công suất còn lại do nhà máy A đảm nhận:
PFA = Pycmax - PFB = 166,98 - 85 = 81,98 MW
Khi đó nếu huy động 4 tổ máy của nhà máy điện A vận hành thì khi đó mỗi tổ
máy sẽ đảm nhận % công suất so với định mức:
PFA% =

81,98
.100 = 64,05 %
4.32

4. Tổng kết vể phương thức vận hành các nhà máy
Bảng 1.3: Tổng kết phương thức vận hành
Chế độ vận hành
Nhà máy thủy điện A
Nhà máy nhiệt điện B
- 2 tổ máy
- 3 tổ máy
- Phát 39,48 MW
- Phát 127,5 MW
Phụ tải cực đại
- Chiếm 61,69% công suất định - Chiếm 85% công suất định
mức
mức
- 2 tổ máy
- 1 tổ máy
- Phát 40,99 MW

- Phát 42,5 MW
Phụ tải cực tiểu
- Chiếm 64,05% công suất định - Chiếm 85% công suất định
mức
mức
- 4 tổ máy
- 2 tổ máy
- Phát 81,98 MW
- Phát 100 MW
Sự cố
- Chiếm 64,05% công suất định - Chiếm 85% công suất định
mức
mức
CHƯƠNG II: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN
SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ KỸ THUẬT
I. Dự kiến các phương án nối dây
1. Khoảng cách giữa các phụ tải và từ nguồn đến các phụ tải
Qua tính toán các khoảng cách, ta có bảng sau:
Bảng 2.1: Khoảng cách (km) giữa các phụ tải và từ nguồn đến phụ tải
Vị trí

1

2

3

4

5

6


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
A
60,83
58,31
1
2
3
4
5
6
B
2. Các phương án nối dây dự kiến

84,85

100,5

56,57
58,31

50,00

67,08

80,62

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 ngồn cung cấp và các phụ
tải tiêu thụ, cần dự kiến một số phương án và phương án tối ưu nhất sẽ được chọn dựa
trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án đó.
Dưới đây là một số phương án đã được vạch ra:
Phương án 1:

+ Các hộ tiêu thụ 1, 2, 4, 6 (hộ loại I) được cung cấp điện bằng đường dây kép.
+ Hộ tiêu thụ 3 (hộ loại I) được cung cấp điện từ 2 nhà máy A và B nên sử
dụng đường dây đơn. Nếu các điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sẽ sử
dụng đường dây kép.
+ Hộ tiêu thụ 5 (hộ loại III) được cung cấp điện bằng đường dây đơn

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện phương án 1
Phương án 2:
+ Các hộ tiêu thụ 1, 2, 3, 4 (hộ loại I) được cung cấp điện bằng đường dây kép
+ Hộ tiêu thụ 6 (hộ loại I) được cung cấp điện từ 2 nhà máy A và B nên sử
dụng đường dây đơn. Nếu các điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sẽ sử
dụng đường dây kép




Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
+ Hộ tiêu thụ 5 (hộ loại III) được cung cấp điện bằng đường dây đơn

Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện phương án 2
Phương án 3:
+ Các hộ tiêu thụ 1,2 (hộ loại I) được cung cấp điện bằng đường dây kép.
+ Các hộ tiêu thụ 4, 6 (hộ loại I) được nhà máy B cung cấp điện bằng đường

dây đơn nối thành mạch vòng B-4-6.
+ Hộ tiêu thụ 3 (hộ loại I) được cung cấp điện từ 2 nhà máy A và B nên sử
dụng đường dây đơn. Nếu các điều kiện yêu cầu kỹ thuật không đảm bảo sẽ sử
dụng đường dây kép
+ Hộ tiêu thụ 5 (hộ loại III) được cung cấp điện bằng đường dây đơn




Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện phương án 3
II. So sánh các phương án về mặt kỹ thuật
1. Chọn cấp điện áp tải điện của mạng điện
Lựa chọn cấp điện áp tải điện rất quan trọng đối với mạng điện bởi vì nó ảnh
hưởng rất nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế-kế hoạch của mạng điện.
Điện áp định mức có thể được xác định sơ bộ theo công suất truyền tải đã biết P
(MW) và theo chiều dài của đường dây truyền tải l (km) với công thức Still:
U 4,34. l  16.P

Trong đó:
l: Chiều dài truyền tải điện (km)
P: Công suất truyền tải điện (MW)

2. Chọn tiết diện dây dẫn F
Tiết diện dây dẫn của mạng điện cần chọn để phù hợp với quan hệ tối ưu giữa chi
phí đầu tư xây dựng đường dây và chi phí về tổn thất điện năng. Khi tăng tiết diện dây
dẫn thì chi phí đầu tư sẽ tăng nhưng chi phí về tổn thất điện năng sẽ giảm. Xác định
quan hệ tối ưu này là vấn đề khá phức tạp. Trong thực tế người ta thường dùng phương
pháp đơn giản hơn để xác định tiết diện dây dẫn. Đó là phương pháp chọn tiết diện dây

dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện.
Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4600h. Tra bảng 2.4 trang 64 Tài
liệu tham khảo [1], ta có: Jkt = 1,1 A/mm2
Tiết diện dây dẫn đối với đường dây đơn:


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
F=

I lv max
J kt

Trong đó:
I lv max 

S
3.U đm



P2  Q2
3.U đm

Suy ra:
P2  Q2
I lv max
F

J kt
3.U đm .J kt

Tiết diện dây dẫn đối với đường dây kép:
F

P2  Q2
I lv max

2.J kt
2. 3.U đm .J kt
đm

Ngoài ra để giảm tổn thất vầng quang, ta cần chọn dây AC-70 trở lên đối với U
đm

= 110 kV và chọn dây AC-240 trở lên đối với U = 220 kV.
Lấy khoảng cách trung bình giữa các pha là 5m ta có thông số các loại dây dẫn
như sau:
Thông số các loại dây dẫn

Bảng 2.2:
Loại dây
R0 ()
X0 (/km)
B0 (10-6 /km)
Icp (A)

AC 70
0,46
0,44
2,58

265

AC 95
0,33
0,429
2,65
330

AC 120
0,27
0,423
2,69
380

AC 150
0,21
0,416
2,74
445

AC 185
0,17
0,409
2,84
510

AC 240
0,13
0,39
2,86

605

3. Kiểm tra phát nóng dây dẫn lúc sự cố
Kiểm tra theo điều kiện: Iscmax  K.Icp
Trong đó:
Icp: Dòng điện làm việc cho phép trong dây dẫn ứng với t0=250C
K: Hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc. Tra bảng 43 trang 294 Tài
liệu tham khảo [1]
Chọn tolv=350C thì K=0,82.
Nếu tiết diện dây dẫn được chọn không thỏa mãn điều kiện trên thì phải tăng tiết
diện dây dẫn lên cho đến khi thỏa mãn.
4. Tính tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường và sự cố
Công thức tính tổn thất điện áp:


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
U % 

 Pi .R   Qi . X
.100%
2
U đm

Khi tính toán sơ bộ, có thể chấp nhận là phù hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại
các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện một cấp điện áp không vượt quá 1015%
trong chế độ làm việc bình thường còn trong các chế độ sau sự cố các tổn thất điện áp
lớp nhất không vượt quá 15  20%, nghĩa là:
- Lúc bình thường:

Umaxbt% = (10  15)%

- Lúc sự cố:
Umaxsc% = (15  20)%
Đối với những mạng điện phức tạp, có thể chấp nhận các tổn thất điện áp lớn nhất
đến 15  20% trong chế độ phụ tải cực đại khi vận hành bình thường và đến 20  25%
trong chế độ sau sự cố, nghĩa là:
- Lúc bình thường:
Umaxbt% = (15  20)%
- Lúc sự cố:

Umaxsc% =(20  25)%

III. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án
Tính công suất phát lên thanh cái cao áp của nhà máy nhiệt điện B.
Qua phân tích sơ bộ phương thức vận hành ở phần trước, ta cho nhà máy nhiệt
điện B làm phần nền phát 3 tổ máy với công suất 70% so với công suất định mức của
mỗi tổ, ta có:
PFB= 70%.3.50 = 105 MW
Với Cos = 0,8  tg= 0,75
QFB = PFB.tg = 105.0,75 = 78,75 MVAr
Vậy SFB = 105 + j78,75 MVA
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện B:
Ptd = 8%PFB = 8%.105 = 8,4 MW
Qtd = Ptd tg = 8,4.0,75 = 6,3 MVAr
Vậy Std = 8,4 + j6,3 MVA
Tổn thất trong bản thân nhà máy B:
Tổn thất công suất tác dụng:
P =10%(PFB - Ptd) =10%(105 - 8,4) = 9,66 MVA
Tổn thất công suất phản kháng:
Q =15%(QFB - Qtd)=15%(78,75 - 6,3) =10,86 MVAr

Vậy công suất của nhà máy B phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:
PBCC = PFB - Ptd - P = 105 - 8,4 - 9,66 = 86,94 MVA
QBCC = QFB - Qtd - Q= 78,75 - 6,3 -10,86 = 61,59 MVAr
Nên SBCC = 86,94 + j 61,59 MVA
1. Phương án 1


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện chi tiết phương án 1
Tính phân bố công suất trên các nhánh:
SA-1 = 23 + j11,65 MVA
SA-2 = 26 + j19,5 MVA
SB-4 = 22 + j16,5 MVA
SB-5 = 18 + j7,67 MVA
SB-6 = 24 + j18 MVA
SB-3 = SBCC - SB-4 - SB-5 - SB-6 = 22,94 + j19,42 MVA
SA-3 = S3 - SB-3 = 2,06 - j0,67 MVA

Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-3-B
+ Nếu đứt đường dây đơn A-3:
Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy B
SPT = SB-3 + SB-4 + SB-5 + SB-6
= 25 + j18,75 + 22 + j16,5 + 18 + j7,67 + 24 + j18
= 89 + j60,92 MVA
Lúc này ta cho nhà máy nhiệt điện B phát 3 tổ máy với công suất bằng 80% so với
công suất mỗi tổ máy
PFB= 80%.3.50 = 120 MW
Với Cos = 0,8  tg= 0,75
QFB = PFB.tg = 120.0,75 = 90 MVAr

Vậy SFB = 120 + j90 MVA


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện B:
Ptd = 8%PFB = 8%.120 = 9,6 MW
Qtd = Ptd tg = 9,6.0,75 = 7,2 MVAr
Vậy Std = 9,6 + j7,2 MVA
Tổn thất trong bản thân nhà máy B:
Tổn thất công suất tác dụng:
P =10%(PFB - Ptd) =10%(120 - 9,6) = 11,04 MVA
Tổn thất công suất phản kháng:
Q =15%(QFB - Qtd)=15%(90 - 7,2) =12,42 MVAr
Vậy công suất của nhà máy B phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:
PBCC = PFB - Ptd - P = 120 - 9,6 - 11,04 = 99,36 MVA
QBCC = QFB - Qtd - Q= 90 - 7,2 -12,42 = 70,38 MVAr
=> SBCC = 99,36 + j70,38 MVA
Ta thấy SBCC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn A-3
+ Nếu đứt đường dây đơn B-3:
Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy A
SPT = SA-1 + SA-2 + SA-3
= 23 + j11,65 + 26 + j19,5 + 25 + j18,75
=74 + j49,9 MVA
Lúc này ta cho nhà máy thủy điện A phát 3 tổ máy với công suất bằng 100% so với
công suất mỗi tổ máy
PFA= 100%.3.32 = 96 MW
Với Cos = 0,8  tg= 0,75
QFA = PFA.tg = 96.0,75 = 72 MVAr
Vậy SFA = 96 + j72 MVA
Công suất tự dùng của nhà máy thủy điện A:

Ptd = 2%PFA = 2%.96 = 1,92 MW
Qtd = Ptd tg = 1,92.0,75 = 1,44 MVAr
Vậy Std = 1,92 + j1,44 MVA
Tổn thất trong bản thân nhà máy A:
Tổn thất công suất tác dụng:
P =10%(PFA - Ptd) =10%(96 - 1,92) = 9,408 MVA
Tổn thất công suất phản kháng:
Q =15%(QFA - Qtd)=15%(72 - 1,44) =10,584 MVAr
Vậy công suất của nhà máy A phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:
PACC = PFA - Ptd - P = 96 - 1,92 - 9,408 = 84,672 MVA
QACC = QFA - Qtd - Q= 72 - 1,44 -10,584 = 59,976 MVAr
=> SACC = 84,672 + j59,976 MVA


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Ta thấy SACC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn B-3
a) Chọn điện áp tải điện
U 4,34. l  16.P

Nhánh A-1:
U 4,34. 60,83  16.23 89,87 kV

Tính toán tương tự cho các nhánh còn lại, kết quả được ghi vào bảng sau:
Bảng 2.3: Điện áp tính toán mạng điện cho phương án 1
Nhánh
A-1
A-2
A-3
B-3
B-4

B-5
B-6

l (km)
60,83
58,31
84,85
58,31
50
67,08
80,62

P(MW)
23
26
2,06
22,94
22
18
24

U(kV)
89,87
94,52
47,11
89,51
87,02
81,78
93,55

Vậy ta chọn điện áp truyền tải cho mạng điện là 110 kV
b) Chọn tiết diện dây dẫn
Nhánh A-1:
Fkt 

232  11,65 2
2 3.110 .1,1

.10 3 61,51mm 2

Chọn dây AC-70
Nhánh A-2:
Fkt 

26 2  19,5 2
2. 3.110 .1,1

.10 3 77,54mm 2

Chọn dây AC-70
Nhánh A-3:
Fkt 

2,06 2  ( 0,67) 2
3.110 .1,1

.10 3 10,34mm 2

Chọn dây AC-70
Nhánh B-3:

Fkt 

22,94 2  19,42 2
3.110 .1,1

.10 3 143,41mm 2


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Chọn dây AC-150
Nhánh B-4:
Fkt 

22 2  16,5 2

.10 3 65,61mm 2

2 3.110 .1,1

Chọn dây AC -70
Nhánh B-5:
Fkt 

18 2  7,67 2
3.110 .1,1

.10 3 93,36mm 2

Chọn dây AC -95
Nhánh B-6:

Fkt 

24 2  18 2
2. 3.110 .1,1

.10 3 71,57mm 2

Chọn dây AC -70
Bảng 2.4: Loại dây dẫn cho phương án 1
c)

Nhánh
A-1
A-2
A-3
2
Fkt (mm )
61,51
77,54
10,34
Chọn dây AC-70 AC-70 AC-70
Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi bị sự cố
Dòng sự cố: I sc max 

S
3.U đm



B-3

143,41
AC-150

B-4
65,61
AC-70

B-5
93,36
AC-95

P2  Q2
3.U đm

Khi đứt một nhánh đường dây kép A-1
I sc max 

23 2  11,65 2
3.110

.10 3 135,32 A

Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.5: Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi bị sự cố cho phương án 1
Nhánh
Iscmax (A)
K.Icp (A)

A-1

A-2
135,32 170,58
217,3 217,3

A-3
164,02
217,3

B-3
164,02
311,6

B-4
144,34
217,3

Vậy các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
d) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
+ Lúc làm việc bình thường:
Nhánh A-1:

B-6
157,46
217,3

B-6
71,57
AC-70

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
U bt % 

23.0,46  11,65.0,44
.60,83.100 3,95%
2.110 2

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.6: Tổn thất điện áp khi làm việc bình thường cho phương án 1
Nhánh
ΔUbt% (%)

A-1
3,95

A-2
4,95

A-3
0,46

B-3
6,21

B-4
3,59

B-5
5,12

B-6
6,32

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc
bình thường và tổn thất lớn nhất là:
Umaxbt % = 6,32%
+ Lúc sự cố:
Khi sự cố đứt một nhánh đường dây kép: Usc% = 2.Ubt%
Khi đứt một nhánh đường dây kép A-1:
Usc% = 2.3,95% = 7,9 %
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.7: Tổn thất điện áp khi sự cố cho phương án 1
Nhánh
ΔUsc% (%)

A-1
7,9

A-2
9,9

A-3
13,85

B-3
6,29

B-4
7,18

B-6
12,64

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy ra
sự cố và tổn thất lớn nhất trong mạng lúc này:
Umaxsc% = 13,85%
2. Phương án 2


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện chi tiết phương án 2
Tính phân bố công suất trên các nhánh:
SA-1 = 23 + j11,65 MVA
SA-2 = 26 + j19,5 MVA
SB-3 = 25 + j18,75 MVA
SB-4 = 22 + j16,5 MVA
SB-5 = 18 + j7,67 MVA
SB-6 = SBCC - SB-3 - SB-4 - SB-5 = 21,94 + j18,67 MVA
SA-6 = S6 - SB-6 = 2,06 - j0,67 MVA
Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-6-B
+ Nếu đứt đường dây đơn A-6:
Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy B
SPT = SB-3 + SB-4 + SB-5 + SB-6
= 25 + j18,75 + 22 + j16,5 + 18 + j7,67 + 24 + j18
= 89 + j60,92 MVA
Công suất của nhà máy B phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:
SBCC = 99,36 + j70,38 MVA
Ta thấy SBCC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn A-6
+ Nếu đứt đường dây đơn B-6:

Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy A
SPT = SA-1 + SA-2 + SA-6
= 23 + j11,65 + 26 + j19,5 + 24 + j18
=73 + j49,15 MVA
Công suất của nhà máy A phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
SACC = 84,671 + j59,976 MVA
Ta thấy SACC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn B-6
a) Chọn điện áp tải điện
U 4,34. l  16.P

Nhánh A-1:
U 4,34. 60,83  16.23 89,87 kV

Tính tương tự cho các nhánh còn lại, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.8: Điện áp tính toán mạng điện cho phương án 2
Nhánh
l (km)
P(MW) U(kV)
A-1
60,83
23
89,87
A-2
58,31
26
94,52
A-6

100,5
2,06
50,14
B-3
58,31
25
92,91
B-4
50
22
87,02
B-5
67,08
18
81,78
B-6
80,62
21,94
90,17
Vậy ta chọn điện áp truyền tải cho mạng điện là 110 kV
b) Chọn tiết diện dây dẫn
Nhánh A-1:
Fkt 

23 2  11,65 2
2 3.110.1,1

.10 3 61,51mm 2

Chọn dây AC-70

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.9: Loại dây dẫn cho phương án 2
c)

Nhánh
A-1
A-2
A-6
2
Fkt (mm )
61,51
77,53
10,34
Chọn dây AC-70 AC-70 AC-70
Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi sự cố
Dòng sự cố: I sc max 

S
3.U đm



B-3
74,55
AC-70

B-4
65,61
AC-70

B-5
93,36
AC-95

P2  Q2
3.U đm

Khi đứt một lộ đường dây của đường dây kép A-1:
I sc max 

23 2  11,65 2
3.110

.10 3 135,32 A

Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.10: Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi bị sự cố cho phương án 2
Nhánh
Iscmax (A)
K.Icp (A)

A-1
135,32
217,3

A-2
170,58
217,3

A-6
157,46
217,3

B-3
164,02
217,3

B-4
144,34
217,3

B-6
157,46
311,6

B-6
137,46
AC-150


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Vậy các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
d) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
+ Lúc làm việc bình thường
Nhánh A-1:
U bt % 

23.0,46  11,65.0,44

.58,31.100 3,95%
2.110 2

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.11: Tổn thất điện áp khi làm việc bình thường cho phương án 2
Nhánh
ΔUbt% (%)

A-1
3,95

A-2
4,95

A-6
0,54

B-3
4,76

B-4
3,59

B-5
5,12

B-6
8,24

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc

bình thường và tổn thất lớn nhất là:
Umaxbt % = 8,24%
+ Lúc sự cố
Khi đứt một lộ đường dây của đường dây kép, ta có: Usc% = 2. Ubt%
Khi đứt một lộ đường dây của đường dây kép A-1:
Usc% = 2.3,95% = 7,9 %
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.12: Tổn thất điện áp khi sự cố cho phương án 2
Nhánh
ΔUsc% (%)

A-1
7,9

A-2
9,9

A-6
15,75

B-3
9,52

B-4
7,18

B-6
8,32
Như

vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy ra sự cố và
tổn thất lớn nhất trong mạng lúc này là:
Umaxsc% = 15,75%
3. Phương án 3


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Hình 2.6: Sơ đồ mạnh điện chi tiết phương án 3
Tính phân bố công suất trên các nhánh:
SA-1 = 23 + j11,65 MVA
SA-2 = 26 + j19,5 MVA
SB-5= 18 + j7,67 MVA
SB-3 = SBCC - SB-4 - SB-5 = 22,94 + j19,42 MVA
SA-3 = S6 - SB-6 = 2,06 - j0,67 MVA
Xét mạch vòng B-4-6:
S B 4 

=

S 4  l B  6  l 4 6   S 6 .l B  6
l B  4  l 4 6  l B  6

(22  j16,5).(80,62  56,57)  (24  j18).80,62
50  56,57  80,62

= 26,46 + j19,85 MVA
S B 6 

S 6  l B  4  l 4  6   S 4 .l B  4

l B  4  l 4 6  l B  6

=

(24  j18).(50  56,57)  (22  j16,5).50
50  56,57  80,62

= 19,54 + j14,65 MVA
S4-6 = SB-6 - S6 = 4,46 + j3,35 MVA
Điểm 6 là điểm phân công suất toàn phần
Kiểm tra việc dùng đường dây đơn hay kép cho mạch liên lạc A-3-B
+ Nếu đứt đường dây đơn A-3:
Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy B


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
SPT = S3 + SB-5 + S4 + S6
= 25 + j18,75 + 18 + j7,67 + 22 + j16,5 + 24 + j18
= 89 + j60,92 MVA
Công suất của nhà máy B phát lên thanh cái cao áp của nhà máy là:
SBCC = 99,36 + j70,38 MVA
Ta thấy SBCC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn A-3
+ Nếu đứt đường dây đơn B-3:
Tổng phụ tải yêu cầu đối với nhà máy A
SPT = SA-1 + SA-2 + S3
= 23 + j11,65 + 26 + j19,5 + 25 + j18,75
=74 + j49,9 MVA
Công suất của nhà máy A phát lên thanh cái cao áp là:
SACC = 84,671 + j59,976 MVA
Ta thấy SACC > SPT nên ta có thể chọn đường dây đơn cho đoạn B-3

a) Chọn điện áp tải điện
U 4,34 l  16.P

Nhánh A-1:
U 4,34 60,83  16.23 89,87 kV

Tính tương tự cho các nhánh còn lại, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.13: Điện áp tính toán mạng điện cho phương án 3
Nhánh
A-1
A-2
A-3
B-3
B-4
4-6
B-6
B-5

l (km)
60,83
58,31
84,85
58,31
50
56,57
80,62
67,08

P(MW)
23

26
2,06
22,94
26,46
4,46
19,54
18

U(kV)
89,87
94,52
47,11
89,51
94,42
49,09
86,07
81,78

Vậy ta chọn điện áp truyền tải của mạng điện là 110 kV
b) Chọn tiết diện dây dẫn
Nhánh A-1:
Fkt 

23 2  11,65 2
2. 3.110.1,1

.10 3 61,51mm 2

Chọn dây AC-70
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

Bảng 2.14: Loại dây dẫn cho phương án 3
Nhánh

A-1

A-2

A-3

B-3

B-4

4-6

B-6

B-5


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Fkt (mm2)
Chọn dây

61,51 77,54
AC-70 AC-70

10,34
AC-70

143,41
AC-150

157,83
AC-150

26,62
AC-70

116,53
AC-120

93,36
AC-95

c) Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi sự cố
Dòng sự cố: I sc max 

S
3.U đm



P2  Q2
3.U đm

- Đối với mạch vòng B-4-6, dòng điện chạy qua trên đoạn 4-6 sẽ có giá trị lớn nhất
khi ngừng đường dây B-6:
Công suất truyền trên nhánh 4-6:
S 4 6 S 6 24  j18 MVA

Công suất truyền qua nhánh B-4 lúc này:
S B  4 S 4  S 6 46  j34,5 MVA
Lúc này:
46 2  34,5 2

I sc max 

3.110

.10 3 301,8 A

Mà K.Icp= 0,82.445 = 364,9 A > Iscmax
- Khi đứt một lộ của đường dây kép A-1:
23 2  20,832

I sc max 

3.110

.10 3 160,95 A

Mà K.Icp= 0,82.265 = 217,3A > Iscmax
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.15: Kiểm tra phát nóng dây dẫn khi bị sự cố cho phương án 3
Nhánh
Iscmax (A)
K.Icp (A)

A-1

135,32
217,3

A-2
170,58
217,3

A-3
164,02
217,3

B-3
164,02
311,6

B-4-6
301,8
364,9

Vậy các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự cố.
d) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
+ Lúc làm việc bình thường
Nhánh A-1:
U bt % 

23.0,46  11,65.0,44
.60,83.100 3,95%
2.110 2

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau

Bảng 2.16: Tổn thất điện áp khi làm việc bình thường cho phương án 3
Nhánh
ΔUbt% (%)

A-1
3,95

A-2
4,95

A-3
0,46

B-3
6,21

B-4
5,71

4-6
1,65

B-6
7,64

B-5
5,12


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc
bình thường và tổn thất lớn nhất là:
Umaxbt % = 7,64%
+ Lúc sự cố
Xét mạch vòng B-4-6
- Khi đứt đường dây B-6 của mạch vòng:
Tổn thất điện áp trên đường dây 4-6
U 4  6 % 

24.0,46  18.0,44
.56,57.100 8,86%
110 2

Tổn thất điện áp trên đường dây B-4
U B  4 % 

46.0,21  34,5.0,416
.50.100 9,92%
110 2

Tổn thất điện áp trên đường dây B-4-6
U sc % U B  4 %  U 4 6 %

= 9,92 + 8,86 = 18,78% < 25%
- Khi đứt đường dây B-4 của mạch vòng:
Tổn thất điện áp trên đường dây 6-4
U 6  4 % 

22.0,46  18.0,44
.56,57.100 8,12%

110 2

Tổn thất điện áp trên đường dây B-6
U B  6 % 

46.0,27  34,5.0,423
.80,62.100 18%
110 2

Tổn thất trên đường dây B-6-4
U sc % U B  6 %  U 6 4 %

= 18 + 8,12 = 26,12% > 25%
Do đó ta phải tăng tiết diện dây dẫn đoạn B-6 từ AC-120 lên AC-150. Lúc này:
Tính lại tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường nhánh B-6:
19,54.0,21  14,65.0,416
U bt % 
.80,62.100 6,79%
110 2

Tổn thất điện áp lớn nhất lúc làm việc bình thường là:
Umaxbt % = 6,79%
Tổn thất điện áp trên đường dây B-6
U B  6 % 

46.0,21  34,5.0,416
.80,62.100 16%
110 2

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Tổn thất trên đường dây B-6-4
U sc % U B  6 %  U 6 4 %

= 16 + 8,12 = 24,12% < 25%
Khi sự cố đứt một lộ của đường dây kép A-1, lúc này: Usc% = 2.Ubt%
Usc% = 2.3,95% = 7,9 %
Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.17: Tổn thất điện áp khi sự cố cho phương án 3
Nhánh
ΔUsc% (%)

A-1
7,9

A-2
9,9

A-3
13,85

B-3
6,29

B-6-4
24,12

Như vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc xảy ra sự
cố và tổn thất lớn nhất trong mạng điện lúc này là:
Umaxsc% = 24,12%

Tổng kết: Qua tính toán kỹ thuật về tính toán chọn tiết diện dây dẫn và kiểm
tra các điều kiện phát nóng, tổn thất điện áp của dây dẫn khi vận hành bình
thường cũng như lúc sự cố, ta thấy các phương án đều thỏa mãn tất cả điều kiện.

CHƯƠNG III: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ
Việc quyết định bất kỳ phương án nào của hệ thống điện cũng dựa trên cơ sở so
sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế. Rõ ràng là có nhiều phương án thiết kế đảm bảo yêu
cầu kỹ thuật đề ra. Phương án tối ưu cuối cùng được lựa chọn là phương án có chỉ tiêu
kinh tế tốt nhất.
Phí tổn vận hành hàng năm bao gồm các khoản khấu hao do hao mòn, sửa chữa,
phục vụ mạng điện và giá tiền tổn thất điện năng trong một năm được tính theo công
thức:


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Y = avh.K + C.A
Trong đó:
K: Vốn đầu tư mạng điện
avh: Hệ số khấu hao, tu sửa thường kỳ và phục vụ đường dây. Các đường dây
dùng cột bê tông ly tâm, lấy avh=0,04
Phí tổn tổn thất điện năng hàng năm:
(P2  Q2 )
A = P. =
.R.
U2
Trong đó:
: Thời gian tổn thất công suất cực đại được tính theo công thức:
 = (0,124 + Tmax. 10 4 ) 2 .8760
Với Tmax = 4600 h
Suy ra  = (0,124 + 4600.10-4)2.8760 = 2987,65 h

Vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch
của một phương án mạng điện được xét thông qua một chỉ tiêu tổng quát:
Phí tổn tính toán Z của mạng điện.
Z = (avh + atc).K + C.A
Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn vận hành hàng
năm bé nhất.
avh=0,04 đối với cột bê tông ly tâm
atc=0,125: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ
C: Giá tiền 1 KWh điện năng tổn thất, C=1000 đ/KWh= 1000.103 đ/MWh
Bảng 3.1: Bảng giá các loại dây dẫn điện (đ/km)
Loại dây
AC-70
M 0 (Kg/km)
275
6
K0 (10 đ/km)
168

AC-95
386
224

AC-120 AC-150 AC-185 AC-240
492
617
771
937
280
336
392

444

I. Phương án 1
1. Vốn đầu tư của mạng điện
Kđ = 168. 106 .84,85+336. 106 .58,31+224. 106 .67,08 = 48872,88.106 đ
Kk = 1,6.168. 106 . (60,83+58,31+80,62+50) = 67135,49.106 đ
K = Kđ + Kk = 116008,37.106 đ
2. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây
Tổn thất công suất P ta tính riêng cho từng nhánh: P 
PA-1 =

23 2  11,65 2
.0,46.60,83 0,769 MW
2.110 2

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:

P2  Q2
.r0 .l
n.U 2


Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạng điện khu vực
Bảng 3.2: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây cho phương án 1
Nhánh
P (MW)

A-1
0,769

A-2
1,171

A-3
0,015

B-3
0,914

B-4
0,719

B-5
0,7

B-6
1,379

Vậy P = 5,667 MW.
3. Chi phí tính toán hàng năm
Z1 = (avh + atc)K + C.A
A = .P = 2987,65.5,667 = 16931,02 MWh
Suy ra: Z1 = (0,04+0,125).116008,37. 106 + 1000.103.16931,02 = 36072,4.106 đ
II. Phương án 2
1. Vốn đầu tư của mạng điện
Kđ = 168.106 .100,5+336.106 .80,62+224.106 .67,08= 58998,24. 106 đ
Kk = 1,6.168. 106 .(60,83+58,31+58,31+50)= 61138,56. 106 đ
K = Kđ + Kk = 120136,8. 106 đ
2. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây
23 2  11,65 2

.0,46.60,83 0,769 MW
PA-1 =
2.110 2

Tính toán tương tự, ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 3.3: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây cho phương án 2
Nhánh
P (MW)

A-1
0,769

A-2
1,171

A-6
0,018

B-6
1,161

B-3
1,082

B-4
0,719

B-5
0,7

Vậy P = 5,62 MW.
3. Chi phí tính toán hàng năm
Z2 = (avh + atc)K + C.A
A = .P = 2987,65.5,62 = 16790,59 MWh
Suy ra: Z2 = (0,04+0,125).120136,8. 106 + 1000.103.16790,59= 36613,16. 106 đ
III. Phương án 3
1. Vốn đầu tư của mạng điện
Kđ = 168.106.(84,85+56,57) + 224.106.67,08 + 336.106.(58,31+80,62+50)
= 102264,96.106 đ
Kk = 1,6.168.106. (60,83 + 50) = 32024,83.106 đ
K = Kđ + Kk = 134289,79.106 đ
2. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây
PA-1 =

23 2  11,65 2
.0,46.60,83 0,769 MW
2.110 2