Đồ án tốt nghiệp - nguyễn thế hùng

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 PHẦN MỀM PSS/E

Giảng viên hƣớng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THẾ HÙNG
Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp

: Đ5H4

Khoá

: 2010-2015

Hà Nội, tháng 1 năm 2015


i

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lƣợng không thể thay thế trong
các lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ
bản của quá trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng. Một Hệ thống điện có
vận hành ổn định hay không phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống các đƣờng dây

truyền tải. Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn vào thông số các
đƣờng dây tải điện. Đồng thời mức độ tin cậy cung cấp điện đƣợc quyết định bởi
cấu hình hệ thống truyền tải điện năng. Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành
Hệ thống điện luôn luôn phải đƣợc đề cao.
Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết
một hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lƣới
điện bằng việc sử dụng chƣơng trình PSS/E và tính toán các trƣờng hợp nhà máy là
nút PQ/PV ở chế độ phụ tải cực đại.
Mặc dù, trong đồ án này có một số chi tiết đã đƣợc đơn giản hoá nhƣng đây là
những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một Hệ thống điện lớn. Bản đồ án nghiệp
gồm hai phần lớn cụ thể nhƣ sau:

Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực
Phần II: Tính toán trào lưu công suất bằng chương trình PSS/E trước và
sau khi chọn đầu phân áp

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


ii

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến qúy thầy cô của trƣờng
Đại Học Điện Lực, đặc biệt là các thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã hƣớng 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 ngƣời trực tiếp hƣớng

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
đƣợc 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 đƣợc hoàn thiện hơn.

Hà Nội, 05 tháng 01 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thế Hùng

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
...................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


iv

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


v
MỤC LỤC

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 ......................................................................5

1.2.2.Cân bằng công suất phản kháng .................................................................6
1.3.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN ..............................8
1.3.1Chế độ phụ tải cực đại .................................................................................8
1.3.2.Chế độ phụ tải cực tiểu...............................................................................8
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 phƣơng án .........................................10
1.4.2.Đặc điểm các loại sơ đồ ...........................................................................10
1.5.KẾT LUẬN CHƢƠNG 1................................................................................13
CHƢƠNG 2 : CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ TÍNH TOÁN KĨ THUẬT
CÁC PHƢƠNG ÁN ..................................................................................................14
2.1. ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN ..............................................................................14
2.1.1.Nhóm I .....................................................................................................15
2.1.2.Nhóm II ...................................................................................................15
2.1.3.Nhóm III ..................................................................................................15
2.1.4.Nhóm IV ..................................................................................................16
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 ............................................................................17
2.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện ....................................................18
2.2.4. Tính tổn thất công suất trong mạng điện.................................................19
GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


vi
2.3. TÍNH TOÁN KĨ THUẬT CHO TỪNG NHÓM ...........................................20
2.3.1. Nhóm I ....................................................................................................20

2.3.2. Nhóm II ...................................................................................................30
2.3.3. Nhóm III ..................................................................................................35
2.3.4. Nhóm IV..................................................................................................39
2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG..................................................................................44
CHƢƠNG 3 : TÍNH TOÁN KINH TẾ .....................................................................45
3.1. NHÓM I .........................................................................................................46
3.1.1. Phƣơng án 1 ............................................................................................46
3.1.2. Phƣơng án 2 ............................................................................................47
3.1.3. Phƣơng án 3 ............................................................................................48
3.2. NHÓM II ........................................................................................................49
3.2.1. Phƣơng án 1 ............................................................................................49
3.2.2. Phƣơng án 2 ............................................................................................50
3.2.3. Phƣơng án 3 ............................................................................................51
3.3. NHÓM III .......................................................................................................52
3.3.1. Phƣơng án 1 ............................................................................................52
3.3.2. Phƣơng án 2 ............................................................................................52
3.4. NHÓM IV ......................................................................................................53
3.5. KẾT LUẬN ....................................................................................................54
CHƢƠNG 4 : LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƢƠNG
ÁN TỐI ƢU ..............................................................................................................56
4.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP ..................................................................................56
4.1.1. Chọn số lƣợng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của
nhà máy điện .....................................................................................................56
4.1.2. Chọn số lƣợng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp ..............56
4.2. CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN ...............................58
4.2.1. Trạm biến áp tăng áp ...............................................................................58
4.2.2. Trạm biến áp hạ áp ..................................................................................59
4.2.3. Sơ đồ hệ thống điện thiết kế ....................................................................62
GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


vii
4.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG..................................................................................62
CHƢƠNG 5 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM
PSS/E .........................................................................................................................63
5.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E .................................63
5.1.1. Giới thiệu chung ......................................................................................63
5.1.2. Giới thiệu chƣơng trình PSS/E ................................................................63
5.2. TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƢƠNG ĐỐI .......................................65
5.2.1. Điện áp các nút trong mạng điện ............................................................65
5.2.2. Trở kháng của đƣờng dây .......................................................................65
5.2.3. Máy biến áp hai cuộn dây .......................................................................66
5.2.4. Nhà máy điện và hệ thống điện ...............................................................68
5.3. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CỦA HTĐ KHI NÚT NHÀ MÁY LÀ NÚT PV ........69
5.3.1. Chế độ phụ tải cực đại .............................................................................69
5.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu............................................................................79
5.3.3. Chế độ sự cố ............................................................................................84
5.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG..................................................................................86
CHƢƠNG 6 : ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN .............................87
6.1. TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆP ÁP BẰNG PSS/E ..................................89
6.1.1. Chế độ phụ tải cực đại .............................................................................89
6.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu............................................................................93
6.1.3. Chế độ sự cố ............................................................................................94
CHƢƠNG 7 : TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG
ĐIỆN .........................................................................................................................97
7.1. VỐN ĐẦU TƢ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN.................................................97
7.2. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN ................98
7.3. TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG .................................................98

7.4. TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH ........................................................................99
7.4.1. Chi phí vận hành hàng năm.....................................................................99
7.4.2. Chi phí tính toán hàng năm ...................................................................100
7.4.3. Giá thành truyền tải ...............................................................................100
GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


viii
7.4.4. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại .......100
KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................102
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................102

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


ix
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Các số liệu về phụ tải .................................................................................3
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải ............................................................................4
Bảng 1-3. Chế độ vận hành của nguồn cung cấp ........................................................9
Bảng 2-1. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án I-1 .............................21
Bảng 2-2. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án I-1 ......................................................22
Bảng 2-3. Thông số của đƣờng dây phƣơng án I-1...................................................23
Bảng 2-4. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án I-1 ................................................23
Bảng 2-5. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án I-1 ..............................................24

Bảng 2-6. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án 2 nhóm I ...................25
Bảng 2-7. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án I-2 ......................................................26
Bảng 2-8. Thông số của tất cả các đƣờng dây phƣơng án I-2 ...................................26
Bảng 2-9. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án I-2 ................................................27
Bảng 2-10. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án I-3 ...........................28
Bảng 2-11. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án I-3 ....................................................28
Bảng 2-12. Thông số của tất cả các đƣờng dây phƣơng án I-3 .................................29
Bảng 2-13. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án I-3 ..............................................29
Bảng 2-14. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án I-3 ............................................30
Bảng 2-15. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án II-1 .........................30
Bảng 2-16. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án II-1...................................................31
Bảng 2-17. Thông số của đƣờng dây phƣơng án II-1 ...............................................31
Bảng 2-18. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án II-1 ............................................31
Bảng 2-19. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án II-1 ..........................................32
Bảng 2-20. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án 2 nhóm II ................32
Bảng 2-21. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án II-2...................................................32
Bảng 2-22. Thông số của tất cả các đƣờng dây phƣơng án II-2 ...............................33
Bảng 2-23. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án II-2 ............................................33
Bảng 2-24. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án 3 nhóm II ................34
Bảng 2-25. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án II-3...................................................34

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


x
Bảng 2-26. Thông số của tất cả các đƣờng dây phƣơng án II-3 ...............................35
Bảng 2-27. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án II-3 ............................................35
Bảng 2-28. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án II-3 ..........................................35

Bảng 2-29. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án III-1 ........................36
Bảng 2-30. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án III-1 .................................................36
Bảng 2-31. Thông số của đƣờng dây phƣơng án III-1 ..............................................36
Bảng 2-32. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án III-1 ...........................................37
Bảng 2-33. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án III-1 .........................................37
Bảng 1-34. Điện áp tính toán và điện áp định mức phƣơng án 2 nhóm III..........................38

Bảng 2-35. Chọn tiết diện dây dẫn phƣơng án III-2 .................................................38
Bảng 2-36. Thông số của tất cả các đƣờng dây phƣơng án III-2 ..............................38
Bảng 2-37. Các giá trị tổn thất điện áp phƣơng án III-2 ...........................................38
Bảng 2-38. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án III-2 .........................................39
Bảng 2-39. Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV ...................................40
Bảng 2-40. Chọn tiết diện dây dẫn nhóm IV ............................................................42
Bảng 2-41. Thông số của tất cả các đƣờng dây nhóm IV .........................................42
Bảng 2-42. Các giá trị tổn thất điện áp nhóm IV ......................................................43
Bảng 2-43. Tổn thất công suất tác dụng phƣơng án IV ............................................43
Bảng 2-44. Chỉ tiêu kỹ thuật các phƣơng án so sánh ................................................43
Bảng 3-1. Giá thành đƣờng dây trên không một mạch 110kV .................................46
Bảng 3-2. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 1..47
Bảng 3-3. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 2..48
Bảng 3-4. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 3..48
Bảng 3-5. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 1..49
Bảng 3-6. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 2..50
Bảng 3-7. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 3..51
Bảng 3-8. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 1..52
Bảng 3-9. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong phƣơng án 2..53
Bảng 3-10. Tổn thất công suất và vốn đầu tƣ xây dựng đƣờng dây trong nhóm IV 54

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


xi
Bảng 3-11. Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế cho các nhóm ................................................54
Bảng 3-12 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật các phƣơng án so sánh ..........54
Bảng 4-1. Các thông số của máy biến áp tăng áp .....................................................56
Bảng 4-2. Kết quả tính toán chọn MBA hạ áp ..........................................................57
Bảng 4-3. Thông số của MBA hạ áp .........................................................................58
Bảng 4-4. Bảng chọn sơ đồ cầ...................................................................................61
Bảng 5-1. Thông số đƣờng dây trong hệ đơn vị tƣơng đối .......................................66
Bảng 5-2. Thông số máy biến áp dạng đơn vị tƣơng đối ..........................................68
Bảng 5-3. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đƣờng dây .......................78
Bảng 5-4. Điện áp các nút theo hệ đơn vị tƣơng đối ................................................79
Bảng 5-5. Giá trị Sgh và Spt của các trạm hạ áp .........................................................80
Bảng 5-6. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đƣờng dây .......................83
Bảng 5-7. Điện áp các nút theo hệ đơn vị tƣơng đối ................................................84
Bảng 5-8. Kết quả tính toán điện áp và góc pha trên thanh góp hạ áp quy về cao áp
của các trạm...............................................................................................................86
Bảng 6-1. Thông số điều chỉnh của MBA có đầu phân áp cố định ..........................87
Bảng 6-2. Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dƣới tải.....................88
Bảng 6-3. Chọn đầu phân áp cho chế độ phụ tải cực đại ..........................................92
Bảng 6-4. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đƣờng dây .......................92
Bảng 6-5. Chọn đầu phân áp cho chế độ phụ tải cực tiểu .........................................93
Bảng 6-6. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đƣờng dây .......................94
Bảng 6-7. Chọn đầu phân áp cho chế độ sự cố .........................................................95
Bảng 6-8. Các dòng công suất và tổn thất công suất trên đƣờng dây .......................95
Bảng 7-1.Thông số đƣờng dây của toàn mạng điện ..................................................97
Bảng 7-2.Thông số trạm của toàn mạng điện ...........................................................98
Bảng 7-3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện thiết kế ......................101

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


xii
DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1. Sơ đồ hình tia ...........................................................................................10
Hình 1-2. Sơ đồ mạch vòng .....................................................................................11
Hình 1-3. Sơ đồ liên thông .......................................................................................12
Hình 2-1. Sơ đồ mạng điện nhóm I ..........................................................................15
Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện nhóm II ........................................................................15
Hình 2-3. Sơ đồ mạng điện nhóm III .......................................................................15
Hình 2-4. Sơ đồ mạng điện nhóm IV .......................................................................16
Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện phƣơng án I-1...............................................................20
Hình 2-3. Sơ đồ mạng điện phƣơng án I-2...............................................................24
Hình 2-4. Sơ đồ mạng điện phƣơng án I-3...............................................................28
Hình 2-8. Sơ đồ mạng điện phƣơng án II-1 .............................................................30
Hình 2-9. Sơ đồ mạng điện phƣơng án II-2 .............................................................32
Hình 2-10. Sơ đồ mạng điện phƣơng án II-3 ...........................................................34
Hình 2-11. Sơ đồ mạng điện phƣơng án III-1 ..........................................................36
Hình 2-12. Sơ đồ mạng điện phƣơng án III-2 ..........................................................37
Hình 2-13. Sơ đồ mạng điện phƣơng án IV .............................................................39
Hình 3-1. Phƣơng án tối ƣu của mạng điện .............................................................55
Hình 4-1. Sơ đồ trạm biến áp của NĐ ......................................................................59
Hình 4-2. Sơ đồ bộ đƣờng dây – máy biến áp .........................................................60
Hình 4-3. Sơ đồ cầu trạm biến áp hạ áp ...................................................................61
Hình 5-1. Thông số của nút (bus).............................................................................69

Hình 5-2. Thông số của nhà máy điện (Plant) .........................................................70
Hình 5-3. Thông số của tổ máy (Machine) ..............................................................70
Hình 5-4. Thông số của phụ tảicực đại (Load) ........................................................70
Hình 5-5. Thông số của đƣờng dây (Brand) ............................................................70
Hình 5-6. Thông số MBA 2 cuộn dây (2-winding)..................................................71
Hình 5-7. Hộp thoại lƣu file Case Data....................................................................72
Hình 5-8. Hộp thoại sử dụng tùy chỉnh tính trào lƣu công suất ...............................73

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


xiii
Hình 5-9. Kết quả tính trào lƣu công suất chế độ max ............................................74
Hình 5-10. Hộp thoại chọn xuất dữ liệu các nhánh .................................................74
Hình 5-11. Dòng công suất từ nhà máy tới các phụ tải ............................................75
Hình 5-12. Dòng công suất từ HT đến các phụ tải ..................................................75
Hình 5-13. Dòng công suất nhánh HT-1 ..................................................................75
Hình 5-14. Dòng công suất nhánh HT-2 ..................................................................75
Hình 5-15. Dòng công suất nhánh NĐ-3 .................................................................76
Hình 5-16. Dòng công suất nhánh NĐ-4 .................................................................76
Hình 5-17. Dòng công suất nhánh 6-5 .....................................................................76
Hình 5-18. Dòng công suất nhánh NĐ-6 .................................................................76
Hình 5-10. Dòng công suất nhánh HT-7 ..................................................................76
Hình 5-20. Dòng công suất nhánh HT-8 ..................................................................77
Hình 5-21. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tƣơng đối chế độ max .........................77
Hình 5-22. Sơ đồ mạng thiết kế và chiều công suất.................................................77
Hình 5-23. Hộp thoại chọn chức năng Scale.............................................................80
Hình 5-14: Hộp thoại điều chỉnh phụ tải và công suất phát ......................................81

Hình 5-25: Thông số tải trong chế độ cực tiểu..........................................................82
Hình 5-26: Thông số tải trong chế độ cực tiểu..........................................................82
Hình 5-27. Thông số máy phát điện trong chế độ min ............................................82
Hình 5-28. Điện áp các nút trong hệ đơn vị tƣơng đối chế độ min .........................83
Hình 5-29. Thông số nhánh NM-1 khi sự cố ............................................................84
Hình 5-30. Điện áp phía cao trạm hạ áp 1 sau sự cố .................................................85
Hình 5-31. Điện áp phía hạ của trạm hạ áp 1 sau sự cố ............................................85
Hình 5-32. Thông số nhánh HT-1 khi sự cố .............................................................85
Hình 5-33. Điện áp phía cao áp của trạm hạ áp 1 sau sự cố .....................................85
Hình 5-34. Điện áp phía hạ của trạm hạ áp 1 sau sự cố ............................................85
Hình 6-1. Thông số đầu vào chế độ cực đại .............................................................90
Hình 6-2. Thông số đầu vào chế độ cực đại .............................................................90
Hình 6-3. Hộp thoại sử dụng tùy chỉnh tính trào lƣu công suất ...............................91

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


xiv
Hình 6-4. Thông số đầu vào chế độ cực tiểu............................................................93
Hình 6-5. Thông số đầu vào chế độ sự cố ................................................................94

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


1

PHẦN 1: THIẾT KẾ MẠNG LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


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 thƣờng 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 đƣợc
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 = 70MW, cos  = 0,85, Udm = 10,5 kV. Nhƣ vậy tổng công suất định
mức của NĐ là PNĐ = 70.4= 280 (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 thƣờng 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  70  238MW

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


3
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một máy phát để bảo dƣỡng, 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  70  178,5MW

Khi sự cố ngừng một máy phát, ba máy phát còn lại sẽ phát 100%Pđm , nhƣ vậy:
PF  3  70  210 MW

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ đƣợc 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)

Phụ tải

1

2

3

4

5

6

7

8

45

25

40

35

30

35

30

25

Pmin (MW)

0,75.Pmax

cosđm

0,9

Uđm (kV)

22

Yêu cầu điều

KT

KT

T

KT

T

KT

KT

KT

Loại

1

3

1

1

1

1

1

3

Tmax (h)

5500

5500

5500

5500

5500

5500

5500

5500

chỉnh điện áp

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

Từ cosφ=0,9  tgφ=0,484
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.

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


4
Bảng 1-2. Thông số của các phụ tải
Hộ tiêu

Pmax + jQmax ,

Smax,

Pmin +jQmin ,

Smin,

thụ

MVA

MVA

MVA

MVA

1

45 + j21,78

49,99

33,75 + j16,34

37,5

2

25 + j12,10

27,77

18,75 + j9,08

20,83

3

40 + j19,36

44,44

30 + j14,52

33,33

4

35 + j16,94

38,88

26,25+ j12,71

29,16

5

30 + j14,52

33,33

22,5 + j10,89

25

6

35 + j16,94

38,88

26,25+ j12,71

29,16

7

30 + j14,52

33,33

22,5 + j10,89

25

8

25 + j12,10

27,77

18,75 + j9,08

20,83

Tổng

265 + j128,26

294,39

198,75 + j96,2

220,79

Nhận xét
Theo sơ đồ phân bố phụ tải cho ta thấy phụ tải đƣợc phân bố tập trung về hai
phía, do đó có xu hƣớng khi thiết kế có thể phân thành 2 vùng phụ tải nhƣ sau:
Vùng 1 đƣợc cấp điện từ NĐ: Gồm 4 phụ tải 3,4,5 và 6.
Vùng 2 đƣợc cấp điện từ HT: Gồm 3 phụ tải 2,7 và 8.
Riêng phụ tải 1 nằm giữa NĐ và HT nên đƣợc cấp điện từ 2 nguồn.
Trong 8 phụ tải có 6 phụ tải loại I và 2 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 đƣợc cấp điện bằng một lộ đƣờng dây kép và hai máy biến áp làm việc
song song hoặc nối mạch vòng để đảm bảo cấp điện liên tục cũng nhƣ đảm bảo chất
lƣợng điện năng ở một chế độ vận hành . Khi ngừng cấp điện có thể làm hỏng sản
phẩm, hƣ hại thiết bị gây ảnh hƣởng 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

tƣ ta chỉ cần cấp điện bằng một đƣờng dây đơn và một máy biến áp .

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


5
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 lƣợng nhận
thấy đƣợc. 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 thƣờng, 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 nhƣ sự phát triển của HT.
Vậy phƣơng 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

(1.1)

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.

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


6
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại đƣợc xác định từ bảng 12.bằng :  Pmax  265MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện có giá trị:
P  5% Pmax  5%  265  13, 25(MW)

Công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện:
Ptd  10%Pđm  10%  280  28(MW)

Vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
Ptt  265  13, 25  28  306, 25(MW)

Tổng công suất do nhà máy điện phát ra theo chế độ kinh tế là:
PNĐ  Pkt  85%  70  4  238 MW)

Trong chế độ phụ tải cực đại, HT cần cung cấp công suất cho các phụ tải bằng:
PHT  Ptt  PNĐ  306, 25  238  68, 25(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 trong mạng sẽ tăng, ngƣợc lại nếu thiếu công suất phản kháng thì điện áp
trong mạng sẽ giảm. Vì vậy để đảm bảo chất lƣợng 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.
Phƣơng 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

(1.2)

trong đó:

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


7
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 đƣờng dây
trong mạng điện.

 QC tổng công suất phản kháng do điện dung của các đƣờng 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.
Nhƣ vậy tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra bằng:
Q ND  PND .tgND  238.0,62  147,56(MVAr)

với cosNĐ = 0,85 tgND = 0,62
Công suất phản kháng do HT cung cấp:
QHT  PHT .tgHT  68, 25.0, 484  33, 033(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:

 Qmax  128, 26 MVAr
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp:

 Qb  15% Qmax  15% 128, 26  19, 24 (MVAr)

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
Qtd  Ptd .tgtd  28.0,88  24, 64(MVAr)

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


8
với costd = 0,75  tgtd = 0,88
Nhƣ vậy tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
Qtt  128, 26  19, 24  24,64  172,14(MVAr)

Tổng công suất phản kháng cần bù:
Qbù  Qtt  (Q ND  QHT )  172,14  (147,56  33,033)  8, 453(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 cƣỡng
bức công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế.

1.3.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN
1.3.1Chế độ phụ tải cực đại
Công suất phát kinh tế của NĐ:
Pkt  85%Pđm  85%  280  238(MW)

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:
Ptd  10%Pdm  10%  280  28(MW)

Công suất phát lên lƣới của NĐ là:
PNĐ  Pkt  Ptd  238  28  210(MW)

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lƣới điện là:
Pyc   Pmax   P  265  13, 25  278, 25(MW)

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:
PHT  Pyc  PNĐ  278, 25  210  68, 25(MW)

1.3.2.Chế độ phụ tải cực tiểu
Công suất phát kinh tế của NĐ:
Pkt  85%  3  70  178,5(MW)

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng


9
Ptd  10%Pdm  10%  210  21(MW)

Công suất phát lên lƣới của NĐ là:
PNĐ  Pkt  Ptd  178,5  21  157,5(MW)

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lƣới điện là:
Pyc   Pmin   P  198,75  5% 198,75  208,69(MW)

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:
PHT  Pyc  PNĐ  208,69 157,5  51,19(MW)

1.3.3.Chế độ sự cố
Công suất phát kinh tế của NĐ:
Pkt  3  70  210(MW)

Công suất tác dụng tự dùng của nhà máy:
Ptd  10%Pkt  10%  210  21(MW)

Công suất phát lên lƣới của NĐ là:
PNĐ  Pkt  Ptd  210  21  189 MW

Tổng công suất tác dụng yêu cầu của lƣới điện là:
Pyc   Pmax   P  265  13, 25  278, 25(MW)

Khi đó công suất lấy từ thanh góp HT là:
PHT  Pyc  PNĐ  278, 25 189  89, 25(MW)
Bảng 1-3. Chế độ vận hành của nguồn cung cấp
Nhà máy điện
Chế độ phụ tải

Số tổ máy vận hành

Hệ thống

Công suất phát của

Công suất lấy từ hệ

NĐ (MW)

thống (MW)

Max

4

210

68,25

Min

3

157,5

51,19

Sự cố

3

189

89,25

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng

10

1.4. PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ TRONG VIỆC VẠCH PHƢƠNG ÁN
NỐI DÂY
1.4.1.Các yếu tố cần thiết cho việc vạch phƣơng án
Phụ thuộc vào yêu cầu cung cấp điện:
-Đối với phụ tải loại I: phải đƣợc cung cấp điện từ hai nguồn độc lập, chỉ cho
ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng tự động nguồn dự trữ. Do đó phụ tải loại
I thƣờng sử dụng đƣờng dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện.
-Đối với phụ tải loại II: đa số các trƣờng hợp cung cấp bằng hai đƣờng dây
riêng biệt, hoặc đƣờng dây kép. Các hộ tiêu thụ loại II cho phép ngừng cung cấp
điện trong thời gian nhân viên dự phòng đóng nguồn dự trữ.
-Đối với phụ tải loại III: đƣợc cung cấp điện từ đƣờng dây đơn, cho phép
ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố hay thay thế các
phần tử hƣ hỏng của mạng điện, nhƣng không quá một ngày
Phụ thuộc vị trí địa lý của nguồn so với tải và vị trí giữa các tải với nhau mà trong
các sơ đồ sẽ ƣu tiên cung cấp điện đến phụ tải nào trƣớc. Đối với sơ đồ liên thông
thì nguồn điện sẽ đi đến phụ tải ở gần hơn, công suất lớn hơn trƣớc.
1.4.2.Đặc điểm các loại sơ đồ
1.4.2.1.Sơ đồ hình tia

Hình 1-1. Sơ đồ hình tia

GVHD: TS. Nguyễn Đăng Toản

SVTH: Nguyễn Thế Hùng