Đồ án 1 thiết kế mạng điện 110kV

ĐỒ ÁN 1
Trang 1/129

Mục lục

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 2/129

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo Nguyễn Trung
Thắng và Nguyễn Công Trnasg giảng viên Trường Đại học Tôn Đức
Thắng và thầy Thắng là người trực tiếp giảng dạy tôi môn Lưới điện
truyền tải và phân phối; Thầy Tráng đã giúp đỡ hướng dẫn tôi thực
hiện Đồ án 1 về Thiết kế mạng điện 110kV. Đồ án này là kết quả
của quá trình học tập trong gần 6 học kỳ tại trường. Do đó, tôi
cũng xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể tất cả thầy, cô khoa Điện-Điện
tử của Trường Đại học Tôn Đức Thắng những người đã tham gia vào
quá trình giảng dạy và trang bị cho tôi những kiến thức để tôi có
thể hoàn thành đồ án này.
Tiếp đến là lời cảm ơn tới người thân, bạn bè đã động viên tôi
trong suốt thời
gian làm đồ án cũng như thời gian học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh
viên

Đỗ Tấn
Đức
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 3/129

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 4/129

CHƯƠNG 1
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

I.

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
Việc phân tích phụ tải hết sức cần thiết, điều đó giúp chúng ta chọn được
ra phương án truyền tải hợp lý nhất.
Việc thu thập số liệu của tải mục đích là nắm vị trí và yêu cầu của các hộ
tiêu thụ lớn, và dự đoán được nhu cầu sử dụng và sự phát triển ở tương lai.
Phân loại khu vực để đảm bảo cung cấp điện đủ và phù hợp nhất.
Sau khi thu thập và nghiên cứu ta lập được bản sơ bộ phụ tải như sau:
Bảng số liệu phụ tải

Nguồn điện

Phụ Tải
Pmax(MW)
Cosϕ
Pmin(%Pmax)
Tmax(giờ/năm)
Yêu cầu cấp điện
Điện áp định mức phía thứ
cấp trạm phân phối (kV)
Yêu cầu điều chỉnh điện áp
phía thứ cấp

-Đủ cung cấp cho phụ tải với cosφ = 0.9
-Điện áp thanh cái cao áp:
1.1 Udm lúc phụ tải cực đại
1.05 Udm lúc phụ tải cực tiểu
1.1 Udm lúc sự cố
1

2
3
4
5
6
21
24
21
25
21
20
0,84
0,82
0,83
0,85
0,85
0,85
40%
40%
40%
40%
40%
40%
5000
5000
5000
5000
5000
5000
Kép

Kép
Vòng
Vòng
22

22

22

22

22

22

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

±5%

- Giá tiền 1 KWh điện năng tổn thất : 0,05 $
- Giá tiền 1 KVAr thiết bị bù : 5 $

II.

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/129

1.1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
Trong hệ thống điện, việc sản xuất tiêu thụ là đồng thời. Nên phải luôn
luôn đảm bảo được sự cân bằng giữa điện năng nơi phát và điện năng tiêu thụ.
Nếu quá trình này bị phá vỡ thì sẽ nhanh chống và trực tiếp ảnh hưởng đến
chất lượng điện năng, làm mất ổn định và có thể tan rã mạng điện.
Vì vậy trong những thời điểm xác lập. các nhà mấy phải tự điều chỉnh
công suất phát sao cho phù hợp với công suất tiêu thụ.
- biểu thức cân bằng công suât trong hệ thống điện:
Trong đó:
- :Tổng công suât tác dụng phát ra của các nhà máy trong hệ thống
điện
-: Tổng phụ tải cực đại của các hộ tiêu thụ.
-Tổng các công suất tổn thất trong hệ thống
-m: Hệ số đồng thời (giả thiết chọn 0.8)
- : Tổng công suất sử dụng để vận hành trong các nhà máy điện

- : Tổng công suất dự trữ cần thiết trong hệ thống
-Tổng phụ tải:
=
= 21 + 24 + 21 + 25 + 21 + 20
= 132 (MW)
-Tổng công suất tác dụng tổn thất trên dây và nhà máy biến áp :
∑ ∆ = 10 %.m.∑ Ppt
= 0,1 × 0,8 × 132
= 10,56 (MW)
- Từ những số liệu có công suất tác dụng cực đại ở ta có thể tính được
công suất tác dụng của nguồn phát như sau :
=m+
= m(1+0,1) ×
= 0.8 × (1+0,1) × 132
= 116,16 (MW)
Vậy ta được công suất tác dụng là = 116,16 (MW)
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 6/129

1.2.

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

-Để đảm bảo các được chất lượng trong khu vực của hệ thống điện
thì việc trong thiết kế hệ thống điện cần cân bằng công suất phản kháng .
- Từ các thông số của nguồn và các phụ tải ta tính được công suất
phản kháng của ngun và các tải như sau:

Thông số
Nguồn
∑ �(MW)
132
Cos
∑ Q(MVar) 85,32
∑ S(MVA)
157,19

Tải 1
21
0,84
13,56
25

Tải 2
24
0,82
16,75
29,26

Tải 3
21
0,83
14,11

25,30

Tải 4
25
0,85
15,49
29,41

Tải 5
21
0,85
13,01
24,70

Tải 6
20
0,85
12,40
23,52

- Cân bằng công suất phản kháng hay được tính ở chế độ cực đại nên
khi hệ thống hoạt động và có dạng :
+=++-+Trong đó:
- : tổng công suất phản kháng của các nhà máy trong

hệ

thống điện
=×tan( )
= 116,16 × tan()

=56,26(MVAr)
- m∑Qpt : tổng phản kháng của hệ thống điện có hệ số đồng thời
-m∑Qpt = m (Qpt1+Qpt2+Qpt3+Qpt4 +Qpt5 +Qpt6)
= m (Ppt1.tgφpt1 + Ppt2 .tgφpt2 + Ppt3 .tgφpt3 + Ppt4 .tgφpt4
+ Ppt5 .tgφpt5+ Ppt6 .tgφpt6)
=68,26(MVAr)
- Tổng tổn thất công suất phản kháng của máy biến áp
=(10
=
Ta chọn :
=10%=0,1×157,19 =14,86 (MVAr)
∑∆ QL : Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đường
dây
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 7/129

-∑ : Tổng tổn thất công suất phản kháng tự dùng trong các
nhà máy điện
∑ ∑ ×tan( )
-∑ : Tổng công suất dự trữ trong hệ thống
-Tính toán bù công suất phản kháng với nguyên tắc là bù cho các tải
xa và cos thấp.

=

và Cos=

Từ những số liệu bảng 1.2 và biểu thức ca có :
= m∑+=0,8. 85,32 + 14,86 - 56,26
=26,86(MVAr)

Sau khi bù sơ bộ công suất phản kháng
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
Tổng

Cos
(MW)
21
24
21
25
21
20
132

0,84
0,82

0,83
0,85
0,85
0,85

(MVa) (MVa)
13,56
4
16,75
6
14,11
4
15,49
4
13,01
4
12,40
4
85,32
26

(MVa)
9,56
10,75
10,11
11,49
9,01
8,40
59,32

S
(MVa) (MVa)
25
23,07
29,26 26,30
25,30 23,30
29,41 27,51
24,70 22,85
23,52 21,70
157.19 144,73

Cos'
0,91
0,91
0,90
0,91
0,92
0,92

- Số liệu phụ tải sau khi bù sơ bộ sẽ được sử dụng để so sánh với
phương án chọn dây, chọn công suất máy biến áp sao cho phù hợp nhất.
Trong tính toán phần sau, khi tính toán lại một cách chính xác việc bù cho
phụ tải mà phụ tải không cần bù mà được bù thì cần xem xét lại tiết diện
dây dẫn và công suất của máy biến áp đã chọn.

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 8/129

CHƯƠNG 2
DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT
2.1 LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN : [2,Tr.15]
Việc chọn Điện áp định mức ảnh hưởng, tới kĩ thuật, kinh tê của mạng điện.
Điện áp cấp cho phụ tải phụ thuộc vào công suất và độ dài đường dây, theo
công thức Still:
U=4,34
Bảng 2.1 chọn cấp điện áp
Phụ tải
P(MW)

1
2
3
21
24
21
44,7
L(kM)
41,23 41,23
2
84,6
U(kV)
89,50 84,29

8

4
25

5
21

6
20

44,72 44,72 44,72
91,52 84,68 82,88

Từ bảng số liệu ta chọn điện áp 110kV
2.2.1 Khu vực 1
Ta có các phương án đi dây sau:
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 9/129

2.2.2 Khu vực 2
Ta có các phương án đi dây sau:

2.2.3 Khu vực 3
Ta có phương án đi dây sau:

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 10/129

Ta có các phương án đi dây sau:
Phương án 1:

phương án 2:
0
2
5

5

2

N

N

6

1

1

6

3

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

4

4
3

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 11/129

Phương án 3:

Phương án 4:
2

2

5

1

5

1

N

N
4

6

6

4

3

3

Phương án 1
Đường dây
Công suất
P(MW)

Chiều dài
L(Km)
P.L

N-1

N-2

N-3

N-4

N-5

N-6

5-6

21

24

21

25

20,65

24,84

0,35

44,72

41,23

41,23

44,72

44,72

44,72

40

939,12

989,52

865,83

1118

923,46

1110,84

14

∑ P.L
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

5960,77
GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 12/129

•

Nhưng chúng ta phải chọn ra 2 phương án tối ưu nhất để tính toán. Chúng ta
sử dụng tính ∑ P.L ở mỗi phương án sau đó so sánh và chọn ra hai tổng nhỏ
nhất:
Phương án 2

Đường dây
Công suất
P(MW)

N-2

2-1

N-3

N-4

N-5

N-6

5-6

21

21

25

20,65

24,84

0,35

36,05

41,23

44,72

44,72

44,72

40

1855,35 757,05

865,83

1118

923,46 1110,84

45

Chiều dài L(Km) 41,23
P.L
∑ P.L

14

6644,53

Phương án 3
Đường dây
Công suất
P(MW)
Chiều dài
L(Km)
P.L

N-1

N-2

N-3

3-4

N-5

N-6

5-6

21

24

46

25

20,65

24,84

0,35

44,72

41,23

41,23

36,05

44,72

44,72

40

939,12

989,52 1896,58 902,25

923,46

1110,84

14

∑ P.L

6775,77

Phương án 4
Đường dây

N-2

2-1

N-3

3-4

N-5

N-6

5-6

Công suất

45

21

46

25

20,65

24,84

0,35

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức

SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 13/129

P(MW)
Chiều dài L(Km)

41,23

P.L

1855,35

35,05

41,23

36,05

44,72

44,72

40

736,05 1896,58 901,25

923,46

1110,84

14

∑ P.L

7437,53

Vậy ta chọn 2 phương án 1 và phương án 2 để tính toán.

2.3 TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN, TRỤ, SỨ, TỔN THẤT
ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN:
2.3.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn
2.3.1.1 Chọn tiết diện dây cho khu vực 1 (lộ đơn) [2,Tr.18]
Với =5000 (giờ/năm) và dây nhôm lỗi thép nên mật độ dòng kinh tế (A/m)
• Đoạn N - 1(PA1)
=.=.=131,20(A)
===119,27 (mm)
=>Chon dây AC-120 (Q1-tr258)
• Đoạn N - 2(PA1):
=.=.=153,61 (A)
===139,64 (mm)
=>Chon dây AC-150 (Q1-tr258)
• Đoạn 2 - 1(PA2):
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức

SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 14/129

=.=.=131,20(A)
===119,27 (mm)
=>Chon dây AC-120 (Q1-tr258)
• Đoạn N - 2'(PA2):
=.=.=284,76(A)
===258,88 (mm)
=>Chon dây AC0-300 (q2-tr116)
• Đoạn 2 - 1(PA2):
=.=.=131,20(A)
===119,27 (mm)
=>Chon dây AC120 (Q1-tr258)
2.3.1.2 Chọn tiết diện dây cho khu vực 2 (lộ kép):
• Đoạn N - 3(PA1,2):
=.=.=66,39 (A)
===60.36 (mm)
=>Chon dây AC-70 (Q1-tr258)
• Đoạn N - 4(PA1,2):
=.=.=77,18 (A)
===70,16 (mm)
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức

SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 15/129

=>Chon dây AC-95 (Q1-tr258)
Chọn tiết diện của dây với nhiệt độ môi trường là 4, với hệ số hiệu
chỉnh k=0.81
Đoạn

Dây Dẫn

N-3
N-4

AC-70
AC-95

Dòng điện cho phép
(A)
0,81.265=214,65
0,81.330=267,3

Trong quá trình sử dụng, nếu đường dây gặp sự cố hay và bị đứt thì
đường dây còn lại chịu hết toàn bộ tải, gọi là dòng cưỡng bức.
=60,36.2=120,72(A) <
=70,16.2=140,32(A) <

2.3.1.3 chọn tiết diện dây lhu vực 3 (mạch vòng)
• Đoạn N-5:
Ta có:
=
=
=20,65+13,80j (MVAr)
=
=
= 24,84+8,11j (MVAr)

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 16/129

= -0,35+ 0,79j (MVAr)
• Đoạn N-5:
=.=.1=130,35 (A)
=130,35 (mm)
=>Chon dây AC-150 (Q1-tr258)
• Đoạn N-6:
=.=.1=137,15 (A)
=124,68 (mm)
=>Chon dây AC-150 (Q1-tr258)

• Đoạn 5-6:
=.=.1=4,53 (A)
=4,12 (mm)
=>Chon dây AC-10 (Q1-tr258)
Chọn tiết diện của dây với nhiệt độ môi trường là 4, với hệ số hiệu
chỉnh k=0.81
Đoạn
N-5
N-6
5-6

Dây Dẫn
AC-150
AC-150
AC-10

Dòng điện cho phép (A)
0,81.445=360,45
0,81. 445=360,45
0,81.80=64,8

Trong quá trình sử dụng, nếu đường dây lộ kép gặp sự cố và bị đứt thì đường
dây còn lại chịu hết toàn bộ tải, gọi là dòng cưỡng bức.
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A

ĐỒ ÁN 1
Trang 17/129

Trường hợp xấu nhất xây ra là dứt dây N-6 thì còn lại dây N-5 và 5-6
=.2=137,15.2=274 <
=.2=70,16.2=140,32 A >
Nên chọn lại dây đoạn 5-6 là AC-50 () là phù hợp

2.3.2 Lựa chọn trụ điện và tính các thông số đường dây
2.3.2.1 Chọn trụ cho đường dây [2,Tr.158]

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 18/129

2.3.2.2 Tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch
đơn:
Dựa vào hình … ta tính được:
= 3.5+5.0 = 8,5 m
= = 4,27 m
= = 8,06 m
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 19/129

Vậy trung bình khoảng cách các pha là :
= = = 5,84 (m)
• Đoạn N-1 dùng dây AC-120, gồm 28 sợi dây nhôm, 7 sợi thép nằm giữa,
đường kính ngoài : [2,Tr.28]
d = 15,2 mm nên r = 7,6 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,27 Ω/km.
Bán kính tự thân dây đơn 35 sợi:
=0,768.7,6=5,8368 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. = 0,43 ()
===2,72. ()
• Đoạn N-2 dùng dây AC-150, gồm 28 sợi dây nhôm, 7 sợi thép nằm giữa,
đường kính ngoài :
d = 17 mm nên r = 8,5 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,21 Ω/km.
Bán kính tự thân dây đơn 35 sợi:
=0,768.8,5=6,528 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. = 0,43 ()

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 20/129

===2,67. ()
• Đoạn 2-1 dùng dây AC-120, gồm 28 sợi dây nhôm, 7 sợi thép nằm giữa,
đường kính ngoài :
d = 15,2 mm nên r = 7,6 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,27 Ω/km.
Bán kính tự thân dây đơn 35 sợi:
=0,768.7,6=5,8368 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. = 0,43 ()
===2,72. ()
• Đoạn N-2' dùng dây AC0-300, gồm 54 sợi dây nhôm, 7 sợi thép nằm giữa,
đường kính ngoài :
d = 23,5 mm nên r = 12,1 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,108 Ω/km.
Bán kính tự thân dây đơn 61 sợi:
=0,772.11,75=9,0,71 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. = 0,41 ()
===2,81. ()

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 21/129

• Đoạn N-5 dùng dây AC-150, gồm 28 sợi dây nhôm, 7 sợi thép nằm giữa,
đường kính ngoài :
d = 17 mm nên r = 8,5 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,21 Ω/mm.
Bán kính tự thân dây đơn 35 sợi:
=0,768.8,5=6,528 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. = 0,43 ()
===2,67. ()
• Đoạn N-6 dùng dây AC-150, gồm 28 sợi dây nhôm, 7 sợi thép nằm giữa,
đường kính ngoài :
d = 17 mm nên r = 8,5 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,21 Ω/km.
Bán kính tự thân dây đơn 35 sợi:
=0,768.8,5=6,528 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. = 0,43 ()
===2,67. ()

• Đoạn 5-6 dùng dây AC-70, gồm 6 sợi dây nhôm, 1 sợi thép nằm giữa, đường
kính ngoài :
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 22/129

d = 11,4 mm nên r = 5,7 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,46 Ω/km.
Bán kính tự thân dây đơn sợi:
= 0,726 . 5,7 = 4,1382 mm
Cảm kháng dây dẫn là :
=2..2π.= 2..2π.50. =0,473 ()
===2,52. ()

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1

Trang 23/129

2.3.2.3 Lựa chọn trụ cho đường dây mạch kép : [2,Tr160]
Phương án này ta đi dây kép nên chọn trụ có mã hiệu Y110-2

Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 24/129

Khoảng cách giữa các pha :
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 25/129

Dab = Db’c’ = = 4,27m
Dbc = Da’b’ = = 4,27m

Daa’= Dc’c’==10,63 m
Dac = Da’c’=8 m
Dbb’=10 m
Dac’=Dca’=2.3,5=7 m
Da’b= Db’c= Dab’= Dbc’==9,39 m
Khoảng cách trung bình hình học của các pha :
DAB = = = 6.33 m
DAC = = = 7.48 m
DBC = = = 6.33 m
Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha :
==
2.3.2.4 Tính toán thông số điện trở, cảm kháng, dung dẫn các đường dây mạch
kép
Đoạn N-3 dùng dây AC-70, gồm 6 sợi dây nhôm, 1 sợi thép nằm giữa, đường
kính ngoài :
d = 11,4 nên r =5,7 mm
Điện trở dây khi ở C : = 0,46 Ω/km.
Điện trở tương đương : = = 0,23 (Ω/km)
Bán kính tự thân của 1 dây:
r'= 0,726.r= 0,726 . 5,7 = 4,14 (mm)
Đồ án thiết kế mạng điện 110kV

GVTH: Đỗ Tấn Đức
SVTH: Nguyễn Văn

A