THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

CHƢƠNG I:
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm xét khả năng cung cấp của các nguồn cho
phụ tải thông qua mạng điện.
Số liệu ban đầu:
Phụ tải

1

2

3

4

24 MW

20 MW

22 MW

18 MW

Pmim (MW) = 40% Pmax

40%

40%

40%

40%

Cosφ

0.75

0.8

0.85

0.82

Tmax (giờ/năm)

4000

4500

5000

5500

(2)

(2)

(3)

(3)

Pmax (MW)

Yêu cầu cung cấp điện

Vị trí nguồn và phụ tải:

I.

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG:
Cân bằng công suất tác dụng cần thiết để giữ tần số trong hệ thống.
Chúng ta biểu diễn cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện như sau:

P

F

 m Ppt   Pmd   Ptd   Pdt

(1)

Với:

P

F

: tổng công suất tác dụng phát ra do các máy phát điện của các nhá máy trong hệ

thống điện.

P

pt

: tổng phụ tải tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ.

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

m: hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0,8).
 Pmd : tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp.

P
P

td

: tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện.

dt

: tổng công suất dự trữ.

Do trong thiết kế giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hoàn toàn cho nhu cầu cung cấp
hoàn toàn cho nhu cầu công suất tác dụng và chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của trạm biến áp
tăng của nhà máy điện nên khi tính cân bằng công suất tác dụng được tính như sau:

P

 m Ppt   Pmd

F

Với:

 P  18  20  22  24  84 (MW)
 P  0.09x0.8x84  6.048 (MW)
pt

md

P

F

 0.8x84  6.048  73.248 (MW)

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:

II.

Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống điện.
Chúng ta biểu diễn cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện như sau:

Q

F

 Qbu  m Q pt   QB   QL   QC   Qtd  Qdt

(2)

Với:

 Q : tổng công suất phát ra của các nhá máy trong hệ thống điện.
 Q   P tg  73.248(cos 0.8)  54.4936 (MVAr)
F

1

F

F

F

với cos F  0.8
m Q pt : tổng phụ tải phản kháng của mạng điện có xét đến hệ số đồng thời.

 Q  24tg (cos 0.75)  20tg (cos 0.8)  22tg (cos 0.85)  18tg (cos 0.82)

  Q  62.366 (MVAr)
 Q : tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng.
 (8  12%) S
 Q  0.12 84  62.366  12.554 (MVAr)
 Q : tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đường dây của mạng
1

1

1

1

pt

pt

B

 Q

B

pt

2

2

B

L

điện.

Q
Q
Q
Q

C

: công suất phản kháng do điện dung đường dây cao áp sinh ra.

td

: tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện trong hệ thống điện.

td

  Ptd tg td

dt

: tổng công phản kháng dự trữ của hệ thống điện.

 Q

dt

 (5  10%) Q pt

Trong thiết kế môn học, chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện có thể
không cần tính  Qtd và  Qdt .
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Vậy: Qbu  m Qpt   QB   QF  0.8x62.366  12.554  54.936  7.51 (MVAr)

Vì

Q

td

0 nên hệ thống cần đặt thêm thiết bị bù để cân bằng công suất phản

kháng trong hệ thống.
Để nâng cao hệ số cos cho các phụ tải ta tiến hành phân bố dung lượng bù

cho

các phụ tải thứ i theo công thức như sau:
Qbi  Pi (tgi  tgi, ) sao cho

Q

bi

 Qbu

Bù cho phụ tải 4: Qbù 4=0.51(MVAr)
Qbu 4  Ppt 4 (tg cos1 0.82  tg4' )
 tg4,  tg cos 1 0.82 

Qbu 4
0.51
 tg cos 1 0.82 
 0, 67
Ppt 4
18

 cos 4'  0.83

Bù cho phụ tải 1: Qbù 1=5(MVAr)
Qbu1  Ppt1 (tg cos1 0,75  tg1' )
 tg1'  tg cos 1 0.75 

Qbu1
5
 tg cos 1 0.75 
 0.6736
Ppt1
24

 cos 1'  0,83

Tƣơng tƣ bù cho phụ tải 2 và 3 kết quả nhƣ bảng số liệu sau:

Tính: S i,  Pi 2  (Q  Qbu,i ) 2

Bảng số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ:
P

Q

Q-

L
cos

STT
(MW)

(MVAr)

(km)

1

24

21.166

70

2

20

15

3

22

4

18

cos
(MVAr)

(MVAr)

(MVA)

0.75

5

16.166

28.937

0.83

82.462

0.8

2

13

23.854

0.838

13.634

58.3

0.85

0

13.634

25.882

0.85

12.564

30

0.82

0.51

12.054

21.951

0.83

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

CHƢƠNG II
DỰ KIẾN CÁC PHƢƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT
I. LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN:
1. Chọn điện áp tải điện:
Khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải:
-

Phụ tải 1: l1= 70 (km).

-

Phụ tải 2: l2=

202  802  82.462 (km).

- Phụ tải 3: l3= 302  502  58.3 (km).
- Phụ tải 4: l4= 30 (km).
Theo công thức Still ta tìm đước điện áp:
U  4,34 l  0,016P (kV)

Trong đó: -P: công suất truyền tải, (kW) - l: khoảng cách truyền tải, (km)
U1  4,34 l1  0,016P1 = 4,34 70  0,016 x24000 =92.4736 (kV)

Tương tự áp dụng phần mềm ta tính được:
U 2  87.0667 (kV); U 3  87.91 (kV); U 4  77.393 (kV)
Vậy: Chọn cấp điện áp gần nhất là: Uđm=110 (kV)
Tmax tb 

 PT
P

i max i
i



24 x 4000  20 x 4500  22 x5000  18 x5500
 4702.38 (giờ/năm)

24  20  22  18

Ta sử dụng loại dây nhôm trần lõi thép (AC) và căn cứ vào bảng 2.3 trang 18 sách
hướng dẫn đồ án môn học điện 1 nên ta chọn mật độ dòng kinh tế là: jkt  1,1 (A/mm2)

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

2. Các phƣơng án đi dây:

Phƣơng án 1:

Phƣơng án 2

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

II. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY:

1. Khu vực I:
a. Phƣơng án 1: Đƣờng dây mạng kín.

SN1 

S1 (l21  l2 )  S2l2
l2  l1  l21

 SN1 
SN 2 

(24  j16.166)(92.36)  (20  j13)(82.462)
 22.113  j14.7 (MVA)
70  82.462  22.36

S1l1  S2 (l21  l1 ) (24  j16.166)(70)  (20  j13)(104.822)

 21.36  j14.3 (MVA)
l2  l1  l21
70  82.462  22.36

Kiểm tra lại:
- S N 2  S N1  S2  S1
- S2  S1  (24  j16.166)  (20  j13)  44  j 29.166 (MVA)
- SN 2  SN1  (22.113  j14.673)  (21.6  j14.268)  43.713  j 29 (MVA)
- S21  S N 2  S2  (21.6  j14.3)  (20  j13)  1.6  j1.3 (MVA)
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Vậy: chiều công suất chạy từ 2 đến 1.
Đoạn N-1:
S N 1max

I max N 4 

PN21max  QN2 1max



3xU đm

 FktN 1 

I max N 1
jkt



22.1132  14.7 2 3
10  139.37 (A)
3x110



21.62  14.32 3
10  135.964 (A)
3x110

3xU đm
139.37
2

 126.7 (mm )  Chọn AC-150 (mm2)
1.1

Đoạn N-2:
S N 2max

I max N 2 

PN22max  QN2 2max



3xU đm

3xU đm

I max N 2 135.964
2

 126.7 (mm )  Chọn AC-150 (mm2)
jkt
1.1

 FktN 2 

Đoạn 2-4:
I max 21 

S21max
3xU đm

2
2
P21max
 Q21max



 Fkt 21 

3xU đm



1.62  1.32 3
10  10.82 (A)
3x110

I max 21 10.82
2

 9.836 (mm )  Chọn AC-70 (mm2)

jkt
1.1

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ k=0,81 tra bảng PL2.7 trang 121 sách hướng dẫn đồ án môn
học điện 1.
Dòng điện cho phép của dây dẫn tra bảng PL2.6 trang 121 sách hướng dẫn đồ án môn
học điện 1.
Đoạn

Loại dây

Dòng cho phép

N-2

AC-150

0.81x445=360.45 (A)

N-1

AC-150

0.81x445=360.45 (A)

2-1

AC-70

0.81x275=222.75 (A)

Kiểm tra điều kiện phát nóng khi ngưng một lộ. Trường hợp nặng nề nhất khi ngưng
đoạn N-1.
Kiểm tra đoạn N-2:
I cb max N 2 

S N 2max
3xU đm

 I cb max N 2 



( P1max  P2max )2  (Q1max  Q2max )2
3xU đm

(24  20)2  (16.166  13) 2
3x110



103  277.07 (A)

 I cb max N 2  277.07 (A)< I cp  360.45 (A) (thỏa điều kiện)

Kiểm tra đoạn 2-1:
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

S21max

I cb max 21 

2
2
P21max
 Q21max



3xU đm

3xU đm

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH



242  16.1662 3
10  151.879 (A)
3x110

 I cb max N 2  151.879 (A)< I cp  222.75 (A) (thỏa điều kiện)

b. Phƣơng án 2: Đƣờng dây lộ kép hình tia liên thông.

Đoạn 2-1:
S21max

I max 21 

3xU đm



 Fkt 21 

2
2
P21max
 Q21max

3xU đm



202  132 3
10  125.2 (A)
3x110

I max 21 125.2
2

 56.91 (mm )  Chọn AC-70 (mm2)
2 xjkt 2 x1.1

Đoạn N-2:
I max N 1 

S N 1max
3xU đm



 FktN 2 

(24  20)2  (16.166  13) 2
3x110

103  277.07 (A)

I max N 2 277.07
2

 125.94 (mm )  Chọn AC-120 (mm2)
2 xjkt
2 x1.1

Đoạn

Loại dây

N-1

AC-120

0.81x380=307.8 (A)

2-1

AC-70

0.81x275=222.75 (A)

Dòng cho phép

Kiểm tra điều kiện phát nóng khi ngưng một lộ
Kiểm tra đoạn N-1:
I cb max N 1  277.07 (A)< I cp  307.8 (A)(thỏa điều kiện )

Kiểm tra đoạn 2-4:
I cb max 21  125.2 (A)< I cp  222.75 (A) (thỏa điều kiện )

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

2. Khu vực II: của cả 2 phƣơng án 1 và 2

Đoạn N-3:
I max N 3 

S N 3max



3xU đm

 FktN 3 

PN23max  QN2 3max

I max N 3
jkt



222  13.6342 3
10  135.85 (A)
3x110

3xU đm
135.85
2

 123.5 (mm )  Chọn AC-120 (mm2)
1.1

Đoạn N-4: Tương tự như trên áp dụng phần mềm tính được kết quả chọn dây như bảng sau:

Đoạn

Loại dây

Dòng cho phép

N-3

AC-120

0,81x380=307,8 (A)

N-4

AC-120

0,81x380=307,8 (A)

BẢNG TỔNG KẾT CÁC PHƢƠNG ÁN

Khu vực

Phƣơng án

Phương án 1
Khu vực I
Phương án 2
Khu vực
II

Phương án 1

và 2

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

Đoạn

Số
lộ

Loại
dây

N-2

1

AC-150 0.81x445=360.45 (A)

N-1

1

AC-150 0.81x445=360.45 (A)

2-1

1

AC-70

0.81x275=222.75 (A)

N-2

2

AC-120

0.81x380=307.8 (A)

2-1

2

AC-70

0.81x275=222.75 (A)

N-3

1

AC-120

0.81x380=307.8 (A)

N-4

1

AC-120

0.81x380=307.8 (A)

Dòng cho phép

Ghi
chú

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY:
1. Khu vực I:
a. Đƣờng dây lộ đơn:
Chọn trụ cho đường dây vận hành lộ đơn hình PL5.5 trụ kim loại 110kV trang 157
sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1 có thông số như hình vẽ.
III.

2.5m a
4m
b

2.5m

4.2m

c

Các khoảng cách:
-

Dab  42  (2.5  2.5)2  6.4 (m)

-

Dbc  6, 7 (m)

-

Dac  42  (4.2  2.5)2  4.346 (m)

Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ đơn:
Dm  3 Dab Dbc Dca  3 6.4 x6.7 x4.346  5.712 (m)

-

Phƣơng án 1:
 Đoạn N-2 và N-1: AC-150, tra bảng phụ lục 2.1 trang 116 sách hướng dẫn đồ án môn
học điện 1 ta có: d=17(mm)  r=8.5(mm)
Bán kính tư thân của một dây (35sợi) ta có: r ,  0.768xr  0.768x8.5  6.528 (mm)
 Điện trở: r0  0.21 (Ω/km)
 Cảm kháng:
Ds  r  6.528 (mm)
,

x0  2 x104 x2 x f ln

Dm
5.712
 2 x104 x2 x3.14 x50 x ln
 0.42564 (Ω/km)
DS
6.528 x103

 Dung dẫn:
Ds,  r  8.5 (mm)
b0 

2 f
D
18 x106 x ln m
Ds,



2 x3.14 x50
 2.68 x106 (1/Ωkm)
5.712
18 x106 x ln
8.5 x103

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Đoạn 2-1: AC-70, Tương tự áp dụng phần mềm tính toán cho đường dây lộ đơn kết
quả như sau:
r0

Ch.dài
Đoạn

Dây
(km)

x0

(  /Km (  /Km
)
)

b0

R

X

b0 .l

(1/ km )

( )

( )

(1/  )

6

14.7

29.8

1.876x10

6

17.317

35.1

2.21x10

10.286

10.158

0.5648x10

N-1

AC-150

70

0.21

0.42564

2.68x10

N-2

AC-150

82.462

0.21

0.42564

2.68x10

2-4

AC-70

22.36

0.46

0.4543

2.526x10

6

4

4

4

b. Đƣờng dây lộ kép:
Chọn trụ cho đường dây vận hành lộ kép hình PL5.12 trụ kim loại 110kV-2 mạch
trang 161 sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1 có thông số như hình vẽ.
3.5m

3.5m
4m

5m

5m
4m

3.5m

3.5m

Các khoảng cách:
-

Da,b,  Db,c,  Da,,b,,  Db,,c,,  1.52  42  4.272 (m)

-

Db,b,,  10 (m)

-

Da,c,  Da,,c,,  8 (m)

-

Da,b,,  Da,,b,  Dc,,b,  Db,,c,  8.52  42  9.3941 (m)

-

Da,a,,  Dc,c,,  82  7 2  10,6301 (m)

Giữa nhóm dây pha A và nhóm dây pha B:
-

DAB  DBC  4 Da,b, Da,b,, Da,,b, Da,,b,,  4 4.2722 x9.39412  6.335 (m)

Giữa nhóm dây pha B và nhóm dây pha C:
-

DAB  DBC  6.335 (m)

Giữa nhóm dây pha C và nhóm dây pha A:
-

DCA  4 Dc,a, Dc,a,, Dc,,a, Dc,,a,,  4 82 x72  7.483 (m)

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây lộ kép:
-

Dm  3 DAB DBC DCA  3 7.483x6.3352  6.697 (m)

Phƣơng án 2: Đƣờng dây lộ kép hình tia liên thông.
 Lúc vận hành bình thƣờng:
 Đoạn 2-1: AC-70 tra bảng phụ lục 2.1 t trang 116 sách hướng dẫn đồ án môn học điện
1 ta có: d=11.4(mm)  r=5.7(mm)
 Điện trở: r0 

0.46
 0.23 (Ω/km)
2

Bán kính tư thân của một dây (7sợi) ta có: r ,  0.726r  0.726x5.7  4.1382 (mm)
Giữa các dây thuộc pha .
-

DSA  DSC  r , Da,a,,  4.1382 x103 x10.6301  0.2097 (m)

-

DSB  r , Db,b,,  4.1382 x103 x10  0.2034 (m)

-

DS  3 DSA DSB DSC  3 0.20972 x0.2034  0.2075 (m)

 Cảm kháng:
x0  2 x104 x2 x f ln

Dm
6.697
 2 x104 x2 x3.14 x50 x ln
 0.2183 (Ω/km)
DS
0.2075

 Dung dẫn:
,
,
DSA
 DSC
 r , Da,a,,  5.7 x103 x10.6301  0.2462 (m)

,
DSB
 r , Db,b,,  5.7 x103 x10  0.2387 (m)
,
,
,
DS,  3 DSA
DSB
DSC
 3 0.24622 x0.2387  0.2437

(m) b0 

2 f
D
18 x106 x ln m
Ds,



2 x3.14 x50
 5.2674 x106 (1/Ωkm)
6.6996
18 x106 x ln
0.2437

Đoạn N-1: AC-120 Tương tự phƣơng án 2 áp dụng phần mềm tính toán cho đường
dây lộ đơn kết quả như sau:
r0

x0

(km)

(  /Km
)

Ch.dài
Đoạn

Dây

b0

R

X

b0 .l

(  /K
m)

(1/ km )

( )

( )

(1/  )

5.143

4.88

1.178x10

9.45

14.525

3.8528x10

2-1

AC-70

22.36

0.23

0.218

5.2674x10

N-2

AC-120

70

0.135

0.2075

5.504x10

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

6

6

4

4

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

 Lúc vận hành ngƣng một lộ: Tương tự như trường hợp lộ đơn của phương án 1 áp dụng
phần mềm tính toán kết quả như bảng sau:
r0

x0

(km)

(  /Km
)

( /
Km)

Ch.dài
Đoạn

Dây

b0

R

X

b0 .l

(1/ km )

( )

( )

(1/  )

10.2856

10.04

0.5715x10

14.7

29.96

1.8816x10

2-1

AC-70

22.36

0.46

0.449 2.556x10 6

N-1

AC-120

70

0.21

0.428

2.688x10

6

4

4

2. Khu vực II: phƣơng án 1 và phƣơng án 2
Đường dây lộ đơn hình tia. Tương tự phƣơng án 1 áp dụng phần mềm tính toán cho đường
dây lộ đơn kết quả như sau: AC-120
r0

x0

(km)

(  /Km
)

(  /K
m)

Ch.dài
Đoạn

Dây

b0

R

X

b0 .l

(1/ km )

( )

( )

(1/  )

6

15.741

25.226

1.5368x10

6

8.1

12.981

0.7908x10

N-3

AC-120

58.3

0.27

0.4327

2.636x10

N-4

AC-120

30

0.27

0.4327

2.636x10

4

4

BẢNG TỔNG HƠP THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY

VẬN HÀNH BÌNH THƢỜNG
r0
P.
Đoạn
án

Số
lộ

Ch.dài
Dây
(km)

(


)
km

x0

(

b0


)
km

(

b0 .l

R

X

( )

( )

6

14.7

29.8

1.876x10

6

17.317

35.1

2.21x10

10.286

10.158

0.5648x10

5.143

4.88

1.178x10

9.45

14.525

3.8528x10

1
)
km

1
( )


Khu vực I

1

2

N-1

1

AC150

70

0.21

0.42564

2.68x10

N-2

1

AC150

82.462

0.21

0.42564

2.68x10

2-4

1

AC-70

22.36

0.46

0.4543

2.526x10

2-1

2

AC-70

22.36

0.23

0.218

5.2674x10

N-1

2

AC120

70

0.13
5

0.2075

5.504x10

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

6

6

6

4

4

4

4

4

MSSV: 41204004

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Khu vực II
N-3

1

AC120

58.3

0,27

0.43
27

2.636x10

N-4

1

AC120

30

0,27

0.43
27

2.636x10

6

15.741

25.226

1.5368x10

6

8.1

12.981

0.7908x10

4

1&2
4

BẢNG TỔNG HƠP THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY
VẬN HÀNH KHI NGƢNG MỘT LỘ
P.

Số
lộ

Dây

2-1

2

N-1

2

Đoạn
án

r0

Ch.dài

x0

(km)

(


)
km

(

AC-70

22.36

0.46

0.449

AC-120

70

0.21

0.428

b0


)
km

(

1
)
km

2.556x10

6

2

2.688x10

6

b0 .l

R

X

( )

( )

10.28
56

10.04

0.5715x10

14.7

29.96

1.8816x10

1
( )

4

4

IV.TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ SỤT ÁP:
1. Khu vực phụ tải liên tục:
a. Phƣơng án 1:

 Lúc vận hành bình thƣờng:
N
 jQC1

 jQC 2

S 2

S1

Z2

Z1
 jQC1

 jQC 2

Z 21
S1,

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

 jQC 21

S24
 jQC 21

S 2,

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Tính công suất do phân nửa điện dung của đường dây sinh ra:
1
1
2
Q2  b02l2U đm
 2.68x106 x82.462 x1102  1.337 (MVAr)
2
2
1

1
2
Q1  b01l1U đm
 2.68x106 x70 x1102  1.135 (MVAr)
2
2
1
1
2
Q21  b021l21U đm
 2.526 x106 x22.36 x1102  0.3417 (MVAr)
2
2

Tính công suất tính toán ở các nút:
S2,  S2  jQC 2  jQC 21  20  j13  j1.337  j 0.3417  20  j11.3213 (MVA)
S1,  S1  jQC1  jQC 21  24  j16.166  j1.135  j 0.3417 (MVA)

Sơ đồ thay thế với phụ tải tính toán:

Với:
-

Z2  R2  jX 2  17.317  j35.1 (Ω)

-

Z1  R1  jX1  14.7  j 29.8 (Ω)

-

Z21  R21  jX 21  10.286  j10.158 (Ω)

Tính dòng công suất trên đường dây nối với nguồn:
S1, Z1  S2, ( Z 21  Z1 )
Z 2  Z1  Z 21
(24  j14.6893)(14.7  j 29.8)  (20  j11.3213)(24.986  j 39.958)
 S N* 2 
 20.2416  j12.6
42.303  j 75.058
S N* 2 

 S N 2  20.2416  j12.6 (MVA)

S2, Z 2  S1, (Z 21  Z 2 )
Z 2  Z1  Z 21
(20  j11.3213)(17.317  j 35.1)  (24  j14.689)(27.603  j 45.258)
 S N* 1 
 23.8  j14.178
42.303  j 75.058
S N* 1 

 S N1  23.8  j14.178 (MVA)

Tính: S21,  SN 2  S2,  20.2416  j12.6  (20  j11.3213)  0.2416  j1.2787 (MVA)
 Chiều công suất đi từ 2 đến 1.
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Tính tổn thất công suất và sụt áp trên đường dây theo sơ đồ tương đương như sau:

-

Xét nhánh N-1.
Tổn thất công suất tác dụng do R1=14.7Ω gây ra.
P1,2  Q1,2
23.82  14.1782
R

14.7  0.9324 (MW)
1
2
U đm
1102

PN, 1 

-

Tổn thất công suất phản kháng do X1=29.8Ω gây ra.
QN, 1 

-

P1,2  Q1,2
23.82  14.1782
X

29.8  1.89 (MVAr)
1
2
U đm
1102

Sụt áp trên đoạn N-1.
U N 1 % 

-

Xét nhánh N-2-1.
Sụt áp trên đoạn 2-1.
U 21 % 

-

,
P21, R21  Q21
X 21
0.2416 x10.286  1.2787 x10.158
100% 
100%  0.1279%
2
U đm
1102

Tổn thất công suất tác dụng do R21=10.286Ω gây ra.
P21 

-

P1, R1  Q1, X 1
23.8 x14.7  14.178 x29.8
100% 
100%  6.383%  10%
2
U đm
1102

,2
P21,2  Q21
0.24162  1.2787 2
R

10.286  0.00144 (MW)
21
2
U đm
1102

Tổn thất công suất phản kháng do X21=10.158Ω gây ra.
Q21 

,2
P21,2  Q21

0.24162  1.2787 2
X

10.158  0.00142 (MVAr)
21
2
U đm
1102

-

Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 2-1.
,
S2,,  S21
 (P21  jQ21 )  0.2416  j1.2787  0.00144  j 0.00142  0.24304  j1.28 (MVA)

-

Công suất ở cuối tổng trở đoạn N-2.
S N,, 2  S2,  S2,,  20  j11.3213  0.24304  j1.28  20.24304  j12.6013 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn N-2.
U N 2 % 

-

PN,,2 R2  QN,, 2 X 2
20.24304 x17.317  12.6013x35.1

100% 
100%  6.553%
2
U đm
1102

Tổn thất công suất tác dụng R2=17.317Ω gây ra.
PN,,22  QN,,22
20.243042  12.60132
PN 2 
R2 
17.317  0.8137 (MW)
2
U đm
1102

-

Tổn thất công suất phản kháng do X2=35.1Ω gây ra.

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

QN 2

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

PN,,22  QN,,22
20.243042  12.60132

X2 
35.1  1.65 (MVAr)
2
U đm
1102

-

Tổn thất công suất tác dụng trên toàn đƣờng dây.
P  P21  PN 2  0.00144  0.8137  0.81514 (MW)

-

Sụt áp trên toàn đƣờng dây.
U %  U 21 %  U N 2 %  6.553%  0.1279%  6.6809%  10%

 Lúc vận hành cƣỡng bức: Trường hơp nặng nề nhất khi ngƣng đoạn N-1. Mạng điện

kín trở thành mạng hở và sơ đồ thay thế đường dây hình tia liên thông như sau:

-

Công suất cuối tổng trở của đoạn 2-1.
,,
S21
 S1  jQC 21  24  j16.166  j 0.3417  24  j15.8243 j (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn 2-1.
U 21 % 

-

Tổn thất công suất tác dụng do R1=10.286Ω gây ra.
P21 

-

,,
P21,, R21  Q21
X 21
24 x10.286  15.8243x10.158
100% 
100%  3.369%
2
U đm
1102

,,2
P21,,2  Q21
242  15.82432
R

10.286  0.7025 (MW)
1

2
U đm
1102

Tổn thất công suất phản kháng do X1=10.158Ω gây ra.
Q21 

,,2
P21,,2  Q21
242  15.82432
X

10.158  0.694 (MVAr)
1
2
U đm
1102

-

Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 2-1.
,
,,
S21
 S21
 (P21  jQ21 )  24  j15.8243  0.7025  j 0.694  24.7025  j16.5183 (MVA)

-

Công suất ở đầu đoạn 2-1.

,
S21  S21
 jQC 21  24.7025  j16.5183  j 0.3417  24.7025  j16.1766 (MVA)

-

Công suất ở cuối tổng trở của đoạn N-2.
S N,, 2  S21  jQC 2  S2  44.7025  j 27.84 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn N-2.
U N 2 % 

PN,,2 R2  QN,, 2 X 2
44.7025 x17.317  27.84 x35.1
100% 
100%  14.4735%
2
U đm
1102

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

-

Tổn thất công suất tác dụng do R2=17.317Ω gây ra.
PN,,22  QN,,22
44.70252  27.842
R

17.317  3.97 (MW)
2
2
U đm
1102

PN 2 

-

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Tổn thất công suất phản kháng do X2=35.1Ω gây ra.
QN 2 

PN,,22  QN,,22
44.70252  27.842
X

35.1  8.045 (MVAr)
2
2
U đm
1102

-

Tổn thất công suất tác dụng trên toàn đƣờng dây.
P  PN 2  P21  3.97  0.7025  4.6725 (MW)

-

Sụt áp trên đoạn N-2-4.
U %  U N 2 %  U 21 %  14.4735%  3.369%  17.8425%  20%

b. Phƣơng án 2: Đƣờng dây lộ kép hình tia liên thông.
 Lúc vận hành bình thƣờng:
Ta có:
Z2  R2  jX 2  5.143  j 4.88 (Ω)
Z1  R1  jX1  9.45  j14.525 (Ω)
S2  P2  jQ2  20  j13 (MVA)

S1  P1  jQ1  24  j16.166 (MVA)

1
1
2
Q2  b02l2U đm
 5,504 x106 x70 x1102  2.33 (MVAr)
2
2
1
1
2

Q1  b01l1U đm
 5.2674 x106 x22.36 x1102  0.7126 (MVAr)
2
2

Tính tổn thất công suất và sụt áp trên đường dây theo sơ đồ tương đương như sau:

-

Công suất cuối tổng trở của đoạn 2-1.
S12,,  S2  jQC 2  20  j13  j 0.7126  20  j12.2874 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn 2-4.
U12 % 

-

P12,, R2  Q12,, X 2
20 x5.143  12.2874 x4.88
100% 
100%  1.3456%
2
U đm
1102

Tổn thất công suất tác dụng do R2=5.143Ω gây ra.
P12 

P12,,2  Q12,,2
202  12.28742
R

5.143  0.2342 (MW)
2
2
U đm
1102

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

-

Tổn thất công suất phản kháng do X2=4.88Ω gây ra.
Q12 

-

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

P12,,2  Q12,,2
202  12.28742
X


4.88  0, 222 (MVAr)
2
2
U đm
1102

Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 2-1.
S12,  S12,,  (P12  jQ12 )  20  j12.2874  0.2342  j 0.222  20.2342  j12.5094 (MVA)

-

Công suất ở đầu đoạn 2-1.
S12  S12,  jQC 2  20.2342  j12.5094  j 0.7126  20.2342  j11.7968 (MVA)

-

Công suất ở cuối tổng trở của đoạn N-1.
S N,, 1  S12  jQC1  S1  20.2342  j11.7968  j 2.33  24  j16.166  44.2342  j 25.6328 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn N-1.
U N 1 % 

-

Tổn thất công suất tác dụng do R1=9.45Ω gây ra.
PN 1 

-

PN,,21  QN,,21
44.23422  25.63282
R

9.45  2.04 (MW)
1
2
U đm
1102

Tổn thất công suất phản kháng do X1=14.525Ω gây ra.
QN 1 

-

PN,,1R1  QN,, 1 X 1
44.2342 x9.45  25.6328 x14.525
100% 
100%  6.53%
2
U đm
1102

PN,,21  QN,,21
44.23422  25.63282
X

14.525  3.1375 (MVAr)
1

2
U đm
1102

Sụt áp trên toàn đoạn N-1-2:
U %  U N1 %  U12 %  6.53%  1.3456%  7.8756%  10%

-

Tổn thất công suất tác dụng trên toàn đƣờng dây:
P  PN1  P12  2.04  0.2342  2.2742 (MW)

 Lúc vận hành cƣỡng bức:
Ta có:
Z2  R2  jX 2  10.2856  j10.04 (Ω)

Z1  R1  jX1  18.9  j 29.96 (Ω)
1
1
2
Q2  b02l2U đm
 2.556 x106 x22.36 x1102  0.3458 (MVAr)
2
2
1
1
2
Q1  b01l1U đm
 2.688 x106 x70 x1102  1.138 (MVAr)
2

2

Tính tổn thất công suất và sụt áp trên đường dây theo sơ đồ tương đương như sau:

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

-

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Công suất cuối tổng trở của đoạn 2-1.
S12,,  S2  jQC 2  20  j13  j 0.3458  20  j12.6542 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn 2-1.
U12 % 

-

Tổn thất công suất tác dụng do R2=10.2856Ω gây ra.
P12 

-

P12,,2  Q12,,2
202  12.65422
R

10.2856  0.476 (MW)
2
2
U đm
1102

Tổn thất công suất phản kháng do X2=22,45Ω gây ra.
Q12 

-

P12,, R2  Q12,, X 2
20 x10.2856  12.6542 x10.04
100% 
100%  2.75%
2
U đm
1102

P12,,2  Q12,,2
202  12.65422
X

10.04  0.4648 (MVAr)
2
2

U đm
1102

Công suất ở đầu tổng trở của đoạn 2-1.
S12,  S12,,  (P12  jQ12 )  20  j12.6542  0.476  j 0.4648  20.476  j13.119 (MVA)

-

Công suất ở đầu đoạn 2-1.
S12  S12,  jQC 2  20.476  j13.119  j 0.3458  20.476  j12.7732 (MVA)

-

Công suất ở cuối tổng trở của đoạn N-1.
S N,, 1  S12  jQC1  S1  20.476  j12.7732  24  j16.166  j1.138  44.476  j 27.8012 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn N-1.
U N 1 % 

-

Tổn thất công suất tác dụng do R1=18.9Ω gây ra.
PN 1 

-

PN,,1R1  QN,, 1 X 1
44.476 x18.9  27.8012 x 29.96

100% 
100%  13.83%
2
U đm
1102

PN,,21  QN,,21
44.4762  27.80122
R

18.9  4.3 (MW)
1
2
U đm
1102

Tổn thất công suất phản kháng do X1=29.96Ω gây ra.
PN,,21  QN,,21
44.4762  27.80122
QN 1 
X

29.96  6.812 (MVAr)
1
2
U đm
1102

-

Sụt áp trên toàn đoạn N-1-2:
U %  U N1 %  U12 %  13.83%  2.75%  16.58%  20%

-

Tổn thất công suất tác dụng trên toàn đƣờng dây:
P  PN1  P12  4.3  0.476  4.776 (MW)
2. Khu vực II: Phƣơng án 1&2: Đƣờng dây lộ đơn hình tia.

Ta có:
Z4  R4  jX 4  8.4  j12.981 (Ω)
Z3  R3  jX 3  15.741  j 25.226 (Ω)
S4  P4  jQ4  18  j12.054 (MVA)

S3  P3  jQ3  22  j13.634 (MVA)
1
1
2
Q4  b04l4U đm
 2.636 x106 x30 x1102  0.478 (MVAr)
2
2
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

1
1
2
Q3  b03l3U đm
 2.636 x106 x58.3x1102  0.93 (MVAr)
2
2

Tính tổn thất công suất và sụt áp trên đường dây theo sơ đồ tương đương như sau:

-

 Xét nhánh N-4:
Công suất cuối tổng trở của đoạn N-4.
S4,,  S4  jQC 4  18  j12.054  j 0.478  18  j11.576 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn N-4.
U N 4 % 

-

Tổn thất công suất tác dụng do R4=8.4Ω gây ra.
PN 4 

-

P4,,2  Q4,,2

182  11.5762
R

8.4  0.318 (MW)
4
2
U đm
1102

Tổn thất công suất phản kháng do X4=12.981Ω gây ra.
QN 4 

-

P4,, R4  Q4,, X 4
18 x8.4  11.576 x12.981
100% 
100%  2.49%  10%
2
U đm
1102

PN,,24  QN,,24
182  11.5762
X

12.981  0.4914 (MVAr)
4
2
U đm

1102

 Xét nhánh N-3:
Công suất ở cuối tổng trở của đoạn N-3.
S3,,  S3  jQC 3  22  j13.634  j 0.93  22  j12.704 (MVA)

-

Sụt áp trên đoạn N-3.
P3,, R3  Q3,, X 3
22 x15.741  12.704 x 25.226
U N 3 % 
100% 
100%  5.5%  10%
2
U đm
1102

-

Tổn thất công suất tác dụng do R3=15.741Ω gây ra.
PN 3 

-

Tổn thất công suất phản kháng do X3=25.226Ω gây ra.
QN 3 

-

P3,,2  Q3,,2
222  12.7042
R

15.741  0.84 (MW)
3
2
U đm
1102
P3,,2  Q3,,2
222  12.7042
X

25.226  1.3455 (MVAr)
3
2
U đm
1102

Tổn thất công suất tác dụng trên toàn mạng:
P  PN 4  PN 3  0.4914  0.84  1.3314 (MW)

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

Khu

vực

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

BẢNG TỔNG HỢP TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ SỤT ÁP.
A. KHI VẬN HÀNH BÌNH THƢỜNG.
Tiết
P (MW) P (MW)
P.án
Đoạn
Số lộ
U %
diện

1
I

N-1

1

AC-150

6.383

0.9324

N-2

1

AC-150

6.553

0.8137

2-1

1

AC-70

0.1279

0.00144

1-2

2

AC-70

6.53

2.04

N-1

2

AC-120

1.3456

0.2342

N-4

1

AC-120

2.49

0.318

N-3

1

AC-120

1.74754

2.2742

2

II

Khu
vực

1.3314

1&2

Đoạn

P.án

5.5

B. KHI CƢỠNG BỨC.
U %
Tiết
Số lộ
diện

0.84

P (MW)

2-1

1

AC-70

N-2

1

AC-150

14.4735

3.97

2-1

1

AC-70

2.75

0.476

N-1

1

AC-120

3.369

P (MW)

0.7025
4.6725

1
I

4.776

2

13.83

4.3

V. CHỌN BÁT SỨ:
Đường dây cao áp trên không dùng chuỗi sứ treo ở các trụ trung gian và chuỗi sứ căng tại
các trụ dừng giữa, trụ néo gốc và trụ cuối. Số bát sứ tùy theo cấp điện cho trong bảng.
Uđm(kv)

Số bát sứ của chuỗi sứ

110

8

Điện áp phân bố trên các chuỗi sứ không đều nhau do có điện dung phân bố giữa các bát sứ
với kết cấu xà, trụ điện. Điện áp phân bố lớn nhất trên các bát sứ gần dây dẫn nhất (sứ số 1).
Sau đây là đồ thị phân bố điện áp chuỗi sứ.
Chuỗi sứ đường dây 110kV gồm 8 bát sứ. Theo đồ thị điện áp e 1 trên chuỗi thứ nhất có treo
với dây dẫn bằng khoảng 21% điện áp E giữa dây và đất ( E  U đm / 3 ) hay:

Hiệu suất chuỗi sứ:  chuoisu 
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

e1
 0,21
E

E
1
1


 0,595  59,5%
n.e1 n.(e1 / E ) 8 x0,21
MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

n: số bát sứ trong chuỗi sứ.

Phân bố điện áp trong chuỗi sứ không có vòng chắn gồm từ 4 bát đến 16 bát

VI.CHỈ TIÊU VỀ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG DO ĐIỆN DUNG ĐƢỜNG DÂY:
Điện trở đặc tính hay điện trở xung của đường dây:
Rc 

L


C

x0
()
b0

RC vào khoảng 400 (  ) đối với đường dây đơn.
RC vào khoảng 200 (  ) đối với đường dây lộ kép.

Cơng suất tự nhiên hay phụ tải điện trở xung SIL cho bởi.
SIL 

2
U đm
(MW)
RC

Cơng suất kháng do điện dung đường dây phát lên trong mỗi 100km chiều dài đường dây:
2
QC (100)  U đm
(100.b0 ) (MVAr)
Chỉ tiêu thiết kế QC  0,125.SIL hay

QC
 12,5%
SIL

 Áp dụng phần mềm tính cho các phương án còn lại kết quả như sau:

SVTH: HỒNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

Phƣơng án

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Đoạn

Số lộ

QC (MVAr)

12,5%SIL

N-1

1

3.2428

3.79526

N-2

1

3.2428

3.79526

2-1

1

3.05646

3.5665

2-1

2

6.373554

7.4296

N-1

2

6.65984

7.7898

N-4

1

3.18956

3.733

N-3

1

3.18956

3.733

1

2

5

Kết luận: Các đường dây trên đều đạt yêu cầu về chỉ tiêu công suất kháng.
VII. TỔN HAO VẦNG QUANG:
Điện áp vận hành:
UP 

U đm 110

 63,509 (KV)
3

3

Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang:
U 0  21,1.m0 . .r.2,303 log

D
(KV)
r

Trong đó:
-

m 0 :hệ số dạng của bề mặt dây. Đối với dây bện chọn m0  0,82

-

 :thừa số mật độ của không khí.  

-

D: khoảng cách trung bình giữa các pha (cm).
r: bán kính dây (cm).

3,92b
,b=76cmHg
273  t

Khi điện áp vận hành vượt quá điện áp tới hạn, tổn hao vầng quang trên mỗi pha là:
P 

241



( f  25)

r
(U  U 0 ) 2  10 5 (kw/km/pha)
D

Với:
-

f: thông số,
U,U0: các điện áp pha (kV).

Tổn hao vầng quang trên mỗi km đường dây khi thiết kế được giới hạn khoảng 0,6
kw/km/3pha trong điều kiện khí hậu tốt.
SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004


THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV

GVHD: ĐẶNG TUẤN KHANH

Xét dây AC-70 đối với đường dây lộ kép:
U 0  21.1x0.82 x0.57 x1x2.303log

669.7
 69.03 (KV)
0.57

 U  U 0 nên không có vầng quang.

Xét dây AC-70 đối với đường dây lộ đơn:
U 0  21.1x0.82 x0.57 x1x2.303log

571.2
 68.1583 (KV)
0.57

 U  U 0 nên không có vầng quang.

SVTH: HOÀNG MINH TRIẾT

MSSV: 41204004