Đồ án tốt nghiệp đinh văn nam đ5h4

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN
TRÀO LƢU CÔNG SUẤT BẰNG
CHƢƠNG TRÌNH PSS/E

Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: ĐINH VĂN NAM
Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp : Đ5H4
Khoá : Đ5

Hà Nội, tháng 1 năm 2014
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ LƢỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN
TRÀO LƢU CÔNG SUẤT BẰNG
CHƢƠNG TRÌNH PSS/E

Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: ĐINH VĂN NAM
Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp : Đ5H4
Khoá : Đ5

Hà Nội, tháng 1 năm 2014
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến qúy thầy cô của trường
Đại Học Điện Lực, đặc biệt là các thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã hướng dẫn và
giảng dạy tận tình để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em hoàn
chỉnh đồ án này.
Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: TS. Nguyễn Đăng Toản là người trực tiếp hướng
dẫn em thực hiện đồ án.
Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợp
những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt
được kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án rộng
lớn nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi. Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp

thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, 28 tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Đinh Văn Nam

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


NHẬN XÉT CỦA CƠ QUAN THỰC TẬP

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


NHẬN XÉT CỦA GIẢO VIÊN HƢỚNG DẪN

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN................................................................................................ iii
NHẬN XÉT CỦA CƠ QUAN THỰC TẬP .................................................iv
NHẬN XÉT CỦA GIẢO VIÊN HƢỚNG DẪN ........................................... v
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................vi
MỤC LỤC .....................................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................xii
DANH MỤC HÌNH .....................................................................................xvi
KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ..................................................... xviii
PHẦN 1: THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC .............................. 1
CHƢƠNG 1. PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ...................................... 2
1.1

NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN ............................................................... 2

1.1.1 Hệ thống điện .................................................................................... 2
1.1.2 Nhà máy nhiệt điện............................................................................ 2
1.2

CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN .......................................................................... 3

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng ............................................................. 4
1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng ........................................................ 5
1.3

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN .............. 8

1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại ....................................................................... 8
1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu ...................................................................... 9
1.3.3 Chế độ sự cố ...................................................................................... 9
1.4 PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ TRONG VIỆC VẠCH PHƢƠNG ÁN
NỐI DÂY 10
1.4.1 Các yếu tố cần thiết cho việc vạch phương án ................................ 10
1.4.2 Đặc điểm các loại sơ đồ................................................................... 11
1.5

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .................................................................. 14

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


CHƢƠNG 2.

CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN KĨ

THUẬT CÁC PHƢƠNG ÁN .................................................................................... 14
2.1

ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN .................................................................. 14

2.2

NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CÁC NHÓM
16

2.2.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện ........................................... 16
2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn ..................................................................... 16
2.2.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện ............................................ 18
2.2.4 Tính tổn thất công suất trong mạng điện ......................................... 19
2.3

TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CHO TỪNG NHÓM ............................. 19

2.3.1 Nhóm I ............................................................................................. 19
2.3.2 Nhóm II ........................................................................................... 28
2.3.3 Nhóm III .......................................................................................... 34
2.3.4 Nhóm IV .......................................................................................... 39
2.4

KẾT LUẬN CHƢƠNG ..................................................................... 43

CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN KINH TẾ .......................................................... 44
3.1

NHÓM I .............................................................................................. 45

3.1.1 Phương án 1 ..................................................................................... 45
3.1.2 Phương án 2 ..................................................................................... 46
3.1.3 Phương án 3 ..................................................................................... 47
3.2

NHÓM II ............................................................................................ 48

1.1.1. Phương án 1 ...................................................................................... 48

3.2.1 Phương án 2 ..................................................................................... 48
1.1.2. Phương án 3 ...................................................................................... 49
3.3

NHÓM III ........................................................................................... 50

3.3.1 Phương án 1 ..................................................................................... 50
3.3.2 Phương án 2 ..................................................................................... 50
3.3.3 Phương án 3 ..................................................................................... 51
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


3.4

NHÓM IV ........................................................................................... 52

3.5

KẾT LUẬN ......................................................................................... 52

CHƢƠNG 4. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO
PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU ............................................................................................. 54
4.1

CHỌN MÁY BIẾN ÁP ...................................................................... 54

4.1.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp
của nhà máy điện ................................................................................................. 54

4.1.2 Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp ...... 54
4.2

CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN ................. 56

4.2.1 Trạm biến áp tăng áp ....................................................................... 56
4.2.2 Trạm biến áp hạ áp .......................................................................... 57
4.2.3 Sơ đồ hệ thống điện thiết kế ............................................................ 59
4.3

KẾT LUẬN CHƢƠNG ..................................................................... 60

CHƢƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HTĐ .............................. 61
5.1

TÍNH TOÁN Ở CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI MAX ...................................... 61

5.1.1 Đường dây N-3 ................................................................................ 61
5.1.2 Đường dây liên lạc NĐ-1-HT.......................................................... 63
5.2

TÍNH TOÁN Ở CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI MIN ....................................... 71

5.3

TÍNH TOÁN Ở CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI SAU SỰ CỐ .......................... 71

5.3.1 Sự cố ngừng 1 mạch đường dây từ nguồn đến phụ tải. ................... 72
5.3.2 Sự cố ngừng 1 mạch đường dây giữa nhà máy và hệ thống. .......... 72
5.3.3 Sự cố ngừng 1 tổ máy phát. ............................................................. 72

CHƢƠNG 6. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG
PHẦN MỀM PSS/E 74
6.1

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E .................. 74

6.1.1 Giới thiệu chung .............................................................................. 74
6.1.2 Giới thiệu chương trình PSS/E ........................................................ 74
6.2

TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƢƠNG ĐỐI ........................ 75

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


6.2.1 Điện áp các nút trong mạng điện ..................................................... 75
6.2.2 Trở kháng của đường dây ................................................................ 76
6.2.3 Máy biến áp hai cuộn dây................................................................ 77
6.3
PV

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CỦA HTĐ KHI NÚT NHÀ MÁY LÀ NÚT
79

6.3.1 Chế độ phụ tải cực đại ..................................................................... 79
6.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu .................................................................... 89
6.3.3 Chế độ sự cố .................................................................................... 98
6.4

KẾT LUẬN CHƢƠNG ................................................................... 101

CHƢƠNG 7. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN .............. 102
7.1

CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI MAX................................................................ 105

7.2

CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI MIN ................................................................. 110

7.3

CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI SỰ CỐ ............................................................. 111

CHƢƠNG 8.
MẠNG ĐIỆN

TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA
113

8.1

VỐN ĐẦU TƢ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN .................................. 113

8.2

TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN
114

8.3

TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ................................. 115

8.4

TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH ........................................................ 115

8.4.1 Chi phí vận hành hàng năm ........................................................... 115
8.4.2 Chi phí tính toán hàng năm ........................................................... 116
8.4.3 Giá thành truyền tải ....................................................................... 116
8.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại
116
PHẦN 2: TÍNH TOÁN TRÀO LƢU CÔNG SUẤT BẰNG CHƢƠNG
TRÌNH PSS/E SAU KHI CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP. .......................................... 118
CHƢƠNG 9. TÍNH TOÁN TRÀO LƢU CÔNG SUẤT BẰNG CHƢƠNG
TRÌNH PSS/E SAU KHI CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP. .............................................. 119
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


9.1

CHẾ ĐỘ CỰC ĐẠI ......................................................................... 119

9.2

CHẾ ĐỘ CỰC TIỂU ....................................................................... 120

9.3

CHẾ ĐỘ SỰ CỐ .............................................................................. 121

KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................. 123
PHỤ LỤC..................................................................................................... 124
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................. 129

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Các số liệu về phụ tải ........................................................................... 3
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải ...................................................................... 3
Bảng 1-3. Thông số của các phụ tải ...................................................................... 8
Bảng 1-4. Chế độ vận hành của nguồn cung cấp.................................................. 9
Bảng 2-1. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án I-1 ...................... 20
Bảng 2-2. Chọn tiết diện dây dẫn phương án I-1................................................ 21
Bảng 2-3. Thông số của đường dây phương án I-1 ............................................ 21
Bảng 2-4. Các giá trị tổn thất điện áp phương án I-1 ......................................... 22
Bảng 2-5. Tổn thất công suất tác dụng phương án I-1 ....................................... 23
Bảng 2-6. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I ............. 24
Bảng 2-7. Chọn tiết diện dây dẫn phương án I-2................................................ 24
Bảng 2-8. Thông số của tất cả các đường dây phương án I-2 ............................ 25
Bảng 2-9. Các giá trị tổn thất điện áp phương án I-2 ......................................... 25
Bảng 2-10. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án I-3 .................... 26

Bảng 2-11. Chọn tiết diện dây dẫn phương án I-3.............................................. 27
Bảng 2-12. Thông số của tất cả các đường dây phương án I-3 .......................... 27
Bảng 2-13. Các giá trị tổn thất điện áp phương án I-3 ....................................... 28
Bảng 2-14. Tổn thất công suất tác dụng phương án I-3 ..................................... 28
Bảng 2-15. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án II-1 ................... 29
Bảng 2-16. Chọn tiết diện dây dẫn phương án II-1 ............................................ 29
Bảng 2-17. Thông số của đường dây phương án II-1 ......................................... 29
Bảng 2-18. Các giá trị tổn thất điện áp phương án II-1 ...................................... 30
Bảng 2-19. Tổn thất công suất tác dụng phương án II-1 .................................... 30
Bảng 2-20. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm II ......... 31
Bảng 2-21. Chọn tiết diện dây dẫn phương án II-2 ............................................ 31
Bảng 2-22. Thông số của tất cả các đường dây phương án II-2 ......................... 31
Bảng 2-23. Các giá trị tổn thất điện áp phương án II-2 ...................................... 32
Bảng 2-24. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 3 nhóm II ......... 33
Bảng 2-25. Chọn tiết diện dây dẫn phương án II-3 ............................................ 33
Bảng 2-26. Thông số của tất cả các đường dây phương án II-3 ......................... 33
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


Bảng 2-27. Các giá trị tổn thất điện áp phương án II-3 ...................................... 33
Bảng 2-28. Tổn thất công suất tác dụng phương án II-3 .................................... 33
Bảng 2-29. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án III-1 .................. 34
Bảng 2-30. Chọn tiết diện dây dẫn phương án III-1 ........................................... 34
Bảng 2-31. Thông số của đường dây phương án III-1 ....................................... 35
Bảng 2-32. Các giá trị tổn thất điện áp phương án III-1 ..................................... 35
Bảng 2-33. Tổn thất công suất tác dụng phương án III-1 ................................... 35
Bảng 2-34. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III ........ 36
Bảng 2-35. Chọn tiết diện dây dẫn phương án III-2 ........................................... 36

Bảng 2-36. Thông số của tất cả các đường dây phương án III-2........................ 37
Bảng 2-37. Các giá trị tổn thất điện áp phương án III-2 ..................................... 37
Bảng 2-38. Tổn thất công suất tác dụng phương án III-2 ................................... 37
Bảng 2-39. Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 3 nhóm II ......... 38
Bảng 2-40. Chọn tiết diện dây dẫn phương án II-3 ............................................ 38
Bảng 2-41. Thông số của tất cả các đường dây phương án II-3 ......................... 38
Bảng 2-42. Các giá trị tổn thất điện áp phương án II-3 ...................................... 39
Bảng 2-43. Tổn thất công suất tác dụng phương án II-3 .................................... 39
Bảng 2-44. Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV ............................. 40
Bảng 2-45. Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV ...................................................... 42
Bảng 2-46. Thông số của tất cả các đường dây nhóm IV ................................... 42
Bảng 2-47. Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV ................................................ 43
Bảng 2-48. Tổn thất công suất tác dụng phương án IV ...................................... 43
Bảng 2-49. Chỉ tiêu kỹ thuật các phương án so sánh ......................................... 43
Bảng 3-1. Giá thành đường dây trên không một mạch 110kV ........................... 45
Bảng 3-2. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong ........... 45
phương án 1 ....................................................................................................... 45
Bảng 3-3. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 2 .................................................................................................... 46
Bảng 3-4. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 1 .................................................................................................... 47
Bảng 3-5. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 1 .................................................................................................... 48
Bảng 3-6. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 2 .................................................................................................... 48
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam

Bảng 3-7. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 3 .................................................................................................... 49
Bảng 3-8. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 1 .................................................................................................... 50
Bảng 3-9. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 2 .................................................................................................... 50
Bảng 3-10. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong phương
án 3 .................................................................................................... 51
Bảng 3-11. Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng đường dây trong nhóm
IV ....................................................................................................... 52
Bảng 3-12. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế cho các nhóm .......................................... 52
Bảng 3-13. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phương án so sánh ... 52
Bảng 4-1. Các thông số của máy biến áp tăng áp ............................................... 54
Bảng 4-2. Kết quả tính toán chọn MBA hạ áp ................................................... 55
Bảng 4-3. Thông số của MBA hạ áp .................................................................. 55
Bảng 4-4. Bảng chọn sơ đồ cầu .......................................................................... 59
Bảng 5-1. Kết quả tính toán thông số chế độ khi phụ tải cực đại. ...................... 69
Bảng 5-2. Kết quả tính toán thông số chế độ khi phụ tải cực tiểu. ..................... 69
Bảng 5-3. Kết quả tính toán thông số chế độ đứt 1 mạch đường dây................. 70
Bảng 5-4. Kết quả tính toán thông số chế độ khi sự cố đứt 1 mạch NĐ-1. ........ 70
Bảng 5-5. Kết quả tính toán thông số chế độ khi sự cố ngừng 1 tổ máy. ........... 70
Bảng 5-6. Chế độ vận hành kinh tế của trạm hạ áp khi phụ tải cực tiểu ............ 71
Bảng 6-1. Thông số đường dây trong hệ đơn vị tương đối ................................ 77
Bảng 6-2. Thông số máy biến áp dạng đơn vị tương đối ................................... 78
Bảng 6-3. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây................. 87
Bảng 6-4. Điện áp các nút theo hệ đơn vị tương đối .......................................... 88
Bảng 6-5. Giá trị Sgh và Spt của các trạm hạ áp................................................... 90
Bảng 6-6. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây................. 96
Bảng 6-7. Điện áp các nút theo hệ đơn vị tương đối .......................................... 97
Bảng 6-8. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây............... 100

Bảng 6-9. Điện áp các nút theo hệ đơn vị tương đối ........................................ 100
Bảng 7-1. Thông số điều chỉnh của MBA có đầu phân áp cố định .................. 102
Bảng 7-2. Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dưới tải ............ 103
Bảng 7-3. Giá trị điện áp phía hạ và độ lệch điện áp ........................................ 107
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


Bảng 7-4. Giá trị điện áp phía hạ và độ lệch điện áp , nấc điều chỉnh khi tải max
......................................................................................................... 109
Bảng 7-5. Giá trị điện áp phía hạ và độ lệch điện áp , nấc điều chỉnh khi tải min
......................................................................................................... 110
Bảng 7-6. Giá trị điện áp phía hạ và độ lệch điện áp , nấc điều chỉnh khi tải sự
cố ..................................................................................................... 111
Bảng 7-1. Thông số đường dây của toàn mạng điện ........................................ 113
Bảng 7-2. Thông số trạm của toàn mạng điện .................................................. 114
Bảng 7-3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế ................ 117
Bảng 9-1. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây............... 120
Bảng 9-2. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây............... 120
Bảng 9-3. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đường dây............... 122

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1. Sơ đồ hình tia ..................................................................................... 11

Hình 1-2. Sơ đồ mạch vòng ............................................................................... 12
Hình 1-3. Sơ đồ liên thông ................................................................................. 13
Hình 2-1. Sơ đồ phân nhóm phụ tải ................................................................... 15
Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện phương án I-1 ........................................................ 19
Hình 2-3. Sơ đồ mạng điện phương án I-2 ........................................................ 23
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình

2-4. Sơ đồ mạng điện phương án I-3 ........................................................ 26
2-5. Sơ đồ mạng điện phương án II-1 ....................................................... 29
2-6. Sơ đồ mạng điện phương án II-2 ....................................................... 31
2-7. Sơ đồ mạng điện phương án II-3 ....................................................... 32
2-8. Sơ đồ mạng điện phương án III-1 ..................................................... 34
2-9. Sơ đồ mạng điện phương án III-2 ..................................................... 36
2-10. Sơ đồ mạng điện phương án II-3 ..................................................... 38

Hình 2-11. Sơ đồ mạng điện phương án IV ....................................................... 39
Hình 3-1. Phương án tối ưu của mạng điện ....................................................... 53
Hình 4-1. Sơ đồ trạm biến áp của NĐ ............................................................... 57
Hình 4-2. Sơ đồ bộ đường dây – máy biến áp ................................................... 58
Hình 4-3. Sơ đồ cầu trạm biến áp hạ áp............................................................. 59
Hình 5-1 Sơ đồ nguyên lý đường dây N-3 ở chế độ cực đại .............................. 61
Hình 5-2 Sơ đồ thay thế đường dây N-3 ở chế độ cực đại ................................. 62
Hình 5-3 Sơ đồ nguyên lý đường dây NĐ-1-HT ở chế độ cực đại..................... 63
Hình 5-4 Sơ đồ thay thế đường dây NĐ-1-HT ở chế độ cực đại ........................ 64

Hình 6-1. Thông số của nút (bus) ...................................................................... 80
Hình 6-2. Thông số của nhà máy điện (Plant) ................................................... 80
Hình 6-3. Thông số của tổ máy (Machine) ........................................................ 80
Hình 6-4. Thông số của phụ tải cực đại (Load) ................................................. 81
Hình 6-5. Thông số của đường dây (Brand) ...................................................... 81
Hình 6-6. Thông số MBA 2 cuộn dây (2-winding) ........................................... 82
Hình 6-7. Hộp thoại lưu file Case Data ............................................................. 82
Hình 6-8. Hộp thoại sử dụng tùy chỉnh tính trào lưu công suất ........................ 83
Hình 6-9. Kết quả tính trào lưu công suất chế độ max ...................................... 84
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


Hình 6-10. Dòng công suất từ nhà máy tới các phụ tải ..................................... 84
Hình 6-11. Dòng công suất từ HT đến các phụ tải ............................................ 85
Hình 6-12. Dòng công suất nhánh HT-1 ............................................................ 85
Hình 6-13. Dòng công suất nhánh HT-2 ........................................................... 85
Hình 6-14. Dòng công suất nhánh NĐ-3 ........................................................... 86
Hình 6-15. Dòng công suất nhánh NĐ-4 ........................................................... 86
Hình 6-16. Dòng công suất nhánh NĐ-5 ........................................................... 86
Hình 6-17. Dòng công suất nhánh NĐ-6 ........................................................... 86
Hình 6-18. Dòng công suất nhánh HT-7 ........................................................... 87
Hình 6-19. Dòng công suất nhánh HT-8 ........................................................... 87
Hình 6-20. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tương đối chế độ max .................. 87
Hình 6-21. Sơ đồ mạng thiết kế và chiều công suất .......................................... 89
Hình 6-22. Hộp thoại chọn chức năng Scale ...................................................... 91
Hình 6-23: Hộp thoại chọn phụ tải điều chỉnh ................................................... 91
Hình 6-24: Hộp thoại điều chỉnh phụ tải và công suất phát ............................... 92
Hình 6-25: Thông số tải trong chế độ cực tiểu ................................................... 93

Hình 6-26. Thông số nhà máy điện ở chế độ min ............................................. 93
Hình 6-27. Thông số máy phát điện trong chế độ min ...................................... 93
Hình 6-28. Kết quả tính trào lưu công suất chế độ min ..................................... 94
Hình 6-29. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tương đối chế độ min ................... 94
Hình 6-30. Dòng công suất nhánh trong chế độ phụ tải cực tiểu ...................... 96
Hình 6-31. Thông số nhánh NM-1 khi sự cố ...................................................... 98
Hình 6-32. Điện áp phía cao trạm hạ áp 1 sau sự cố .......................................... 98
Hình 6-32. Điện áp phía hạ của trạm hạ áp 1 sau sự cố ..................................... 99
Hình 6-33. Điện áp phía cao áp của trạm hạ áp 1 sau sự cố ............................... 99
Hình 6-34. Điện áp phía hạ của trạm hạ áp 1 sau sự cố ..................................... 99
Hình 7-1. Thông số MBA 2 cuộn dây (2-winding) ......................................... 105
Hình 7-2. Hộp thoại sử dụng tùy chỉnh tính trào lưu công suất ...................... 106
Hình 7-3. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tương đối chế độ max .................. 107
Hình 7-4. Thông số MBA 2 cuộn dây (2-winding) ......................................... 108
Hình 7-5. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tương đối chế độ max .................. 109
Hình 7-6. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tương đối chế độ min ................... 110
Hình 9-1. Nhập lại đầu phân áp ....................................................................... 119
Hình 9-2. Kết quả tính trào lưu công suất chế độ max .................................... 119
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

HT

Hệ thống điện

NĐ

Nhà máy nhiệt điện

MPĐ

Máy phát điện

MBA

Máy biến áp

TBA

Trạm biến áp

PA

Phương án

CĐXL

Chế độ xác lập

CĐQĐ

Chế độ quá độ

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam

1

PHẦN 1: THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


2

CHƢƠNG 1.

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

1.1 NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN
Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà
máy nhiệt điện.
1.1.1 Hệ thống điện
Công suất vô cùng lớn.
Hệ số công suất : cos  0,9 .
Điện áp định mức thanh cái: Uđm  110 kV .
Vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa hệ thống điện (HT) và nhà máy điện để có
thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho HT thiết kế
làm việc bình thường trong các chế độ vận hành. Mặt khác, vì HT có công suất vô
cùng lớn cho nên chọn HT là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài
ra do HT có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà
máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ HT.

1.1.2 Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện (NĐ) có bốn tổ máy phát. Mỗi tổ có công suất phát định
mức là Pdm = 60MW, cos  = 0,85, Udm = 10,5 kV. Như vậy tổng công suất định mức
của NĐ là PNĐ = 60.4= 240 (MW).
Đối với NĐ, các máy phát làm việc ổn định khi phụ tải P  70%Pđm . Còn khi

P  30%Pđm thì các máy phát ngừng làm việc.
Công suất phát kinh tế của các máy phát NĐ thường bằng (80  90%)Pđm . Khi
thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85%Pđm , nghĩa là : Pkt  85%Pđm
Do đó khi phụ tải cực đại cả 4 nhà máy đều vận hành và tổng công suất tác dụng
phát ra của NĐ là:

Pkt  85%  4  60  204 MW
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dưỡng, ba
máy phát còn lại sẽ phát 85%Pđm , nghĩa là tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt
điện là:

Pkt  85%  3  60  153MW
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


3

Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát 100%Pđm , như vậy:

PF  3  60  180 MW
Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống

1.2 CÁC PHỤ TẢI ĐIỆN
Các số liệu về phụ tải cho trong bảng sau:
Bảng 1-1: Các số liệu về phụ tải
Thông số
Pmax (MW)
Pmin (MW)
cosđm
Uđm (kV)
Yêu cầu điều
chỉnh điện áp
Loại
Tmax (h)

Phụ tải
1
40

2
32

3
35

4
5
35
25
0,75.Pmax
0,85
22

6
40

7
35

8
35

KT

KT

T

KT

T

KT

KT

KT

1
4500

1

4500

1
4500

1
4500

1
4500

1
4500

1
4500

3
4500

Công suất tiêu thụ của các phụ tải điện được tính như sau:
2
2
Q max  Pmax .tg ; Smax  Pmax  jQ max ; Smax  Pmax
 jQ max

Từ cosφ=0,85  tgφ=0,62
Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong các chế độ cực đại và cực tiểu cho
trong Bảng 1-2.
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải

Hộ tiêu
thụ

Pmax + jQmax ,
MVA

1
2
3
4
5
6
7
8
Tổng

40+j24,790
32+j19,832
35+j21,691
35+j21,691
25+j15,494
40+j24,790
35+j21,691
25+j15,494
267+j165,472

GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

Smax,

Pmin +jQmin ,

Smin,

MVA

MVA

MVA

47,06
37,65
41,18
41,18
29,41
47,06
41,18
29,41

30,00+j18,592
24,00+j14,874
26,25+j16,268
26,25+j16,268
18,75+j11,620
30,00+j18,592
26,25+j16,268
18,75+j11,620
200,25+j124,104

35,29

28,24
30,88
30,88
22,06
35,29
30,88
22,06

SVTH: Đinh Văn Nam


4

–

Nhận xét:
+ Theo sơ đồ phân bố phụ tải cho ta thấy phụ tải được phân bố tập trung về
hai phía, do đó có xu hướng khi thiết kế có thể phân thành 2 vùng phụ tải
như sau:
 Vùng 1 được cấp điện từ NĐ: Gồm 4 phụ tải 3,4,5 và 6.
 Vùng 2 được cấp điện từ HT: Gồm 3 phụ tải 2,7 và 8.
+ Riêng phụ tải 1 nằm giữa NĐ và HT nên được cấp điện từ 2 nguồn.
+ Trong 8 phụ tải có 7 phụ tải loại I và 1 phụ tải loại III:
 Các hộ phụ tải loại I là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng
chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây
kép và hai máy biến áp làm việc song song hoặc nối mạch vòng để
đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất lượng điện năng
ở một chế độ vận hành . Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản
phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải.


Các hộ phụ tải loại III là các hộ 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 .

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng
Đặc điểm rất quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện năng từ các
nguồn đến các hộ tiêu thụ và không thể tích trữ điện năng thành số lượng nhận thấy
được. Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của HT, các nhà máy của HT cần phải
phát công suất cân bằng với công suất của các hộ tiêu thụ, kể cả các tổn thất công
suất trong mạng điện, nghĩa là cần phải thực hiện đúng sự cân bằng giữa công suất
phát và công suất tiêu thụ.
Ngoài ra để đảm bảo cho HT vận hành bình thường, cần phải có dự trữ nhất
định của công suất tác dụng trong HT. Dự trữ trong hệ thống điện là một vấn đề quan
trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của HT.
–
Vậy phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối
với HT thiết kế có dạng:

PNĐ  PHT  Ptt  m. Pmax   P  Ptd  Pdt
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

(0.1)

SVTH: Đinh Văn Nam


5

trong đó:
+ PNĐ tổng công suất do NĐ phát ra.
+ PHT công suất tác dụng lấy từ HT.
+

Ptt

công suất tiêu thụ.

+ m hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (m=1).
+  Pmax tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại.
+  P tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy

 P  5% Pmax
+ Ptd công suất tự dùng trong nhà máy điện, có thể lấy bằng 10% tổng công
suất đặt của nhà máy.
+ Pdt = 0, vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cho nên công suất dự
trữ lấy ở hệ thống.
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 12.bằng :  Pmax  267MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:

P  5% Pmax  5%  267  13,35(MW)
Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện:

Ptd  10%Pđm  10%  240  24(MW)
Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:

Ptt  267  13,35  24  304,35(MW)
Tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là:

PNĐ  Pkt  85%  60  4  204 MW)
Trong chế độ phụ tải cực đại, HT cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:

PHT  Ptt  PNĐ  304,35  204  100,35(MW)
1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng
Sản xuất và tiêu thụ điện năng đòi hỏi sự cân bằng đối với công suất tác dụng và
công suất phản kháng tại mọi thời điểm. Sự cân bằng công suất tác dụng liên quan
đến tần số của hệ thống điện. Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện
áp. Phá hoại sự cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến thay đổi điện áp trong
mạng điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất tiêu thụ thì điện áp
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam


6

trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp trong mạng
sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp ở các hộ tiêu thụ trong
mạng điện và HT, cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản kháng.
–
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:

Q ND  QHT  Qbù  Qtt  m. Qmax   QL  QC   Qb  Qtd  Qdt

(0.2)

trong đó:
+ Q ND tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
+ Q HT công suất phản kháng do HT cung cấp.

+ Qbù công suất phản kháng cần bù cho HT.
+ Q tt tổng công suất phản kháng tiêu thụ.
+  Q max tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các
phụ tải.
+  Q L tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường
dây trong mạng điện.
+  QC tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,
khi tính sơ bộ lấy  QL  QC .
+  Q b tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong
tính toán sơ bộ lấy  Qb  15% Qmax .
+ Q td Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.
–

+ Qdt = 0 do công suất Pdt = 0 vì nguồn là hệ thống vô cùng lớn.
Như vậy tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra bằng:

Q ND  PND .tgND  204.0,62  126, 48(MVAr)
với cosNĐ = 0,85 tgND = 0,62
–

Công suất phản kháng do HT cung cấp:

QHT  PHT .tgHT  100,35.0, 484  48,57 (MVAr)
với cosHT = 0,9  tgHT = 0,484
–

Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại theo Bảng 1-2:
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam

7

 Qmax  165, 47 MVAr
–

Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp:

 Qb  15% Qmax  15% 165, 47  24,82 (MVAr)
–

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:

Qtd  Ptd .tgtd  24.0,88  21,12(MVAr)
với costd = 0,75  tgtd = 0,88
–

Như vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:

Qtt  165, 47  24,82  21,12  211, 41(MVAr)
–

Tổng công suất phản kháng cần bù:

Qbù  Qtt  (Q ND  QHT )  211, 41  (126, 48  48,57)  36,36(MVAr)
Nhận xét: Từ kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do
các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ, vì vậy không cần bù
cưỡng bức công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.
1.2.2.1 Bù công suất phản kháng

Ta dự kiến bù sơ bộ trên nguyên tắc là bù ưu tiên cho các hộ ở xa, có cosφ
thấp trước và chỉ bù đến cosφ = 0,90 – 0,95 ( không bù cao hơn nữa vì sẽ không kinh
tế và ảnh hưởng tới tính ổn định của hệ thống điện ). Còn thừa thì ta bù các hộ ở gần
có Cosφ cao hơn và bù cho đến khi có Cosφ = 0,85 – 0,90.
–
Vậy công suất bù cho hộ tiêu thụ loại II được tính như sau :
Qbù = Qi – Pi.tgφmới
Trong đó :
+ Pi, Qi : Là công suất của hộ tiêu thụ trước khi bù.
+ tgφmới : Được tính theo Cosφmới - hệ số công suất của hộ thứ I sau khi
bù.
Ta chọn 4 vị trí bù tại các phụ tải 2,5,6 và phụ tải 7 như sau :
–

Bù 9 MVAr tại phụ tải 2:
Spt2 = 32 + j.( 19,83 - 9) = (32 + j10,83) (MVA)
với Cosφmới = 0,95
GVHD:TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Đinh Văn Nam