Đồ án tốt nghiệp NGUYỄN văn NGỌC

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN, TÍNH TOÁN TRÀO LƯU CÔNG
SUẤT VÀ LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP MÁY BIẾN ÁP BẰNG
CHƯƠNG TRÌNH PSS/E

Giảng viên hướng dẫn: TS.NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN NGỌC
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN
Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN
Lớp: Đ5 - H3
Khoá: Đ5

Hà Nội, tháng 1 năm 2015


LỜI NÓI ĐẦU
Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ta trong giai đoạn hiện nay
yêu cầu tăng không ngừng sản lượng điện. Để thực hiện được điều đó cần phải phát
triển, mở rộng các nhà máy điện cũng như các hệ thống điện công suất lớn và một
trong những nhiệm vụ tất yếu đó là thiết kế lưới điện. Thiết kế là một lĩnh vực quan
trọng và khó khăn trong công việc của người kỹ sư Hệ thống điện vì các mạng và
hệ thống điện thiết kế cần phải đạt được các yêu cầu về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế,
linh hoạt và an toàn trong vận hành.
Trong nhiều năm gần đây, các ngành khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, nhất
là công nghệ thông tin, công nghệ phần mềm đã tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng
được ứng dụng rộng rãi trong ngành điện, đặc biệt là chương trình PSS/E. Chương

trình này có rất nhiều tính năng tuy nhiên trong phạm vi đồ án này, tác giả chỉ sử
dụng PSS/E để tính toán trào lưu công suất và chọn đầu phân áp cho các máy biến
áp phục vụ cho việc thiết kế lưới điện của mình.
Mặc dù trong bản đồ án này có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây
là những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một hệ thống điện lớn.
Đồ án gồm có bảy chương:
Chương 1: Cân bằng công suất và đề xuất phương án nối dây.
Chương 2: Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật.
Chương 3: So sánh kinh tế và chọn phương án tối ưu.
Chương 4: Lựa chọn máy biến áp, sơ đồ trạm biến áp và sơ đồ nối điện.
Chương 5: Tính toán chế độ xác lập bằng chương trình PSS/E.
Chương 6: Điều chỉnh điện áp trong mạng điện.
Chương 7: Tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện.
Trong quá trình thực hiện đồ án, do kiến thức và thời gian bị hạn chế nên không
thể tránh khỏi những sai sót, em mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô
giáo để bản đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn.


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên của đồ án, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn
TS.Nguyễn Đăng Toản, thầy đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong quá trình
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Nhân dịp này em xin gửi lời cám ơn chân thành tới
toàn thể các thầy cô giáo của trường Đại học Điện lực, đặc biệt là các thầy cô giáo
trong khoa Hệ thống điện đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ chúng em trong suốt quá
trình học tập.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã đọc, phản biện và góp ý để em có
thể hoàn thiện quyển đồ án này.
Đồng thời, tôi xin cảm ơn các bạn trong lớp Đ5 - H3 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập tại lớp.
Hà Nội, tháng 01 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Văn Ngọc

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

ii

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

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

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


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

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

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


Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

i

LỜI CẢM ƠN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . .

iii

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

iv

Chương 1. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
NỐI DÂY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.1. Phân tích nguồn cung cấp và phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.1.1. Nguồn cung cấp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2. Phụ tải điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1
2

1.2. Cân bằng công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.2.1. Cân bằng công suất tác dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2. Cân bằng công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.3. Các chế độ làm việc của nguồn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3
5
7

1.3. Đề xuất các phương án nối dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

1.3.1. Cơ sở để đề xuất các phương án . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.2. Đề xuất các phương án nối dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.4. Kết luận chương 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

Chương 2. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT . . . . . . . . . . . . . . . .

20

2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

2.1.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20
21
23

v

2.2. Tính toán cho phương án 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

2.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24
27
29

2.3. Tính toán cho phương án 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

2.3.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31
32
32

2.4. Tính toán cho phương án 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

2.4.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.3. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34
36
36

2.5. Tính toán cho phương án 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

2.5.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.3. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37
39
39

2.6. Tính toán cho phương án 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

2.6.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.3. Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40
42
42

2.7. So sánh các chỉ tiêu kỹ thuật . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43

2.8. Kết luận chương 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44

Chương 3. SO SÁNH KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU . . .

45

3.1. Chỉ tiêu kinh tế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45

3.1.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2. Chi phí vận hành hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.3. Chi phí tính toán hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2. Tính toán cho phương án 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2. Chi phí vận hành hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3. Chi phí tính toán hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45
46
47

48
48
49
49

3.3. Tính toán cho phương án 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

3.3.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2. Chi phí vận hành hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49
50

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

vi

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


3.3.3. Chi phí tính toán hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4. Tính toán cho phương án 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1. Vốn đầu tư xây dựng mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2. Chi phí vận hành hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3. Chi phí tính toán hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

50
50
51
52

3.5. So sánh các chỉ tiêu kinh tế, chọn phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . .

52

3.6. Kết luận chương 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

Chương 4. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, SƠ ĐỒ TRẠM BIẾN ÁP VÀ
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

4.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

4.1.1. Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà
máy điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.1.2. Chọn số lượng và công suất của máy biến áp trong các trạm hạ áp . . . . . 56

4.2. Chọn sơ đồ các trạm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

4.2.1. Sơ đồ trạm tăng áp của nhà máy nhiệt điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2. Sơ đồ trạm biến áp trung gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3. Sơ đồ trạm biến áp giảm áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58
59
60

4.3. Kết luận chương 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

62

Chương 5. TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP BẰNG CHƯƠNG TRÌNH
PSS/E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

5.1. Giới thiệu tổng quan về chương trình PSS/E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

5.2. Tính toán trong hệ đơn vị tương đối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64

5.2.1. Đường dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2. Máy biến áp hai cuộn dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3. Máy biến áp tự ngẫu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4. Điện áp các nút . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2.5. Phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64
65
66
67
68

5.3. Mô phỏng mạng điện thiết kế với nhà máy nhiệt điện là nút PV . .

69

5.3.1. Chế độ phụ tải cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3. Chế độ sự cố . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69
75
82

5.4. Kết luận chương 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

84

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

vii

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc

Chương 6. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN. . . . . . . . . . .

85

6.1. Chế độ phụ tải cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

6.1.1. Nhập thông số cho các phần tử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2. Tính toán chọn đầu phân áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3. Tính toán trào lưu công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87
87
90

6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92

6.2.1. Nhập thông số cho các phần tử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2. Tính toán chọn đầu phân áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3. Tính toán trào lưu công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92
93
94

6.3. Chế độ sự cố . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

94

6.4. Kết luận chương 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

99

Chương 7. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT CỦA
MẠNG ĐIỆN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.1. Vốn đầu tư để xây dựng mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

100

7.2. Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

7.3. Tổn thất điện năng trong mạng điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

7.4. Tính các chi phí và giá thành . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102

7.4.1. Chi phí vận hành hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4.2. Chi phí tính toán hàng năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4.3. Giá thành truyền tải điện năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4.4. Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ phụ tải cực
đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102
103
103
103

KẾT LUẬN CHUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

105

TÀI LIỆU THAM KHẢO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

106

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

viii

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Danh sách hình vẽ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

Bản đồ vị trí của nguồn và các phụ tải điện .
Sơ đồ mạch điện phương án 1 . . . . . . . .
Sơ đồ mạch điện phương án 2 . . . . . . . .
Sơ đồ mạch điện phương án 3 . . . . . . . .
Sơ đồ mạch điện phương án 4 . . . . . . . .
Sơ đồ mạch điện phương án 5 . . . . . . . .
Sơ đồ mạch điện phương án 6 . . . . . . . .
Sơ đồ mạch điện phương án 7 . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

10
12
13
14
15

16
17
18

2.1
2.2
2.3
2.4
2.5

Sơ đồ mạch điện phương án 1
Sơ đồ mạch điện phương án 2
Sơ đồ mạch điện phương án 3
Sơ đồ mạch điện phương án 4
Sơ đồ mạch điện phương án 5

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.

.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.

.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.

.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.

.
.
.

25
31
35
38
41

4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6

Sơ đồ nối điện nhà máy điện . . . . . .
Sơ đồ trạm tăng áp nhà máy điện . . . .
Sơ đồ nối điện trạm trung gian . . . . .
(a) Sơ đồ cầu trong; (b) Sơ đồ cầu ngoài
Sơ đồ cầu đầy đủ . . . . . . . . . . . .
Sơ đồ bộ đường dây - máy biến áp . . .

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

55
59
60
61
62
62

5.1
5.2
5.3
5.4

Thông số các nút ở chế độ phụ tải cực đại . . .
Thông số của nhà máy ở chế độ phụ tải cực đại
Thông số của máy phát ở chế độ phụ tải cực đại
Thông số của phụ tải khi cực đại . . . . . . . .

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

69
70
70
70

.
.
.
.
.

.
.
.
.

.

ix

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.


5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11

5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
5.19
5.20
5.21
5.22
5.23

Thông số của các đường dây tải điện . . . . . . . . . . . . . . . . .
Thông số của các máy biến áp hai cuộn dây . . . . . . . . . . . . .
Thông số của máy biến áp tự ngẫu . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Thông số các nút sau khi tính toán ở chế độ phụ tải cực đại . . . . .
Công suất phát của nhà máy và hệ thống . . . . . . . . . . . . . . .
Sơ đồ mô phỏng mạng điện ở chế độ cực đại với nút nhà máy là PV .
Thông số các nút ở chế độ phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . . . . .
Thông số của nhà máy ở chế độ phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . .
Thông số của máy phát ở chế độ phụ tải cực tiểu . . . . . . . . . . .
Hộp thoại chọn chức năng Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hộp thoại điều chỉnh công suất phụ tải và công suất phát . . . . . .
Thông số của phụ tải khi cực tiểu . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Thông số các nút sau khi tính toán ở chế độ phụ tải cực tiểu . . . . .
Công suất phát của nhà máy và hệ thống . . . . . . . . . . . . . . .
Sơ đồ mô phỏng mạng điện ở chế độ cực tiểu với nút nhà máy là PV
Thông số các nhánh khi sự cố một lộ đường dây 2 - HT . . . . . . .
Điện áp nút phụ tải 2 khi sự cố một lộ đường dây 2 - HT . . . . . .

Thông số các nhánh khi sự cố một lộ đường dây NĐ - 2 . . . . . . .
Điện áp nút phụ tải 2 khi sự cố một lộ đường dây NĐ - 2 . . . . . .

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

.
.
.
.
.
.
.

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

71
71
71
72
72
73
76
77
77
77
78
78
79
79
80
82
83

83
83

6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10

Thông số máy biến áp hai cuộn dây ở chế độ phụ tải cực đại . . . . .
Thông số máy biến áp hai cuộn dây ở chế độ phụ tải cực đại (tiếp) .
Điện áp các nút sau khi tính toán ở chế độ phụ tải cực đại . . . . . .
Điện áp đầu điều chỉnh điện áp máy biến áp . . . . . . . . . . . . .
Thông số máy biến áp hai cuộn dây ở chế độ phụ tải cực tiểu . . . .
Thông số máy biến áp hai cuộn dây ở chế độ phụ tải cực tiểu (tiếp) .
Điện áp các nút sau khi tính toán chọn đầu phân áp . . . . . . . . .
Điện áp đầu điều chỉnh điện áp máy biến áp ở chế độ phụ tải cực tiểu
Thông số máy biến áp hai cuộn dây ở chế độ sự cố . . . . . . . . . .
Thông số máy biến áp hai cuộn dây ở chế độ sự cố (tiếp) . . . . . .

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

88
88
89
89
92
92
93
93
96
96

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

x

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Danh sách bảng
1.1
1.2
1.3
1.4

Thông số của các phụ tải . . . . . . . . .
Bảng tổng kết chế độ làm việc của nguồn
Khoảng cách từ các nguồn đến các phụ tải
Khoảng cách giữa các phụ tải gần nhau . .

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

3
9
11
11

2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19

2.20

Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương án 1
Tiết diện tiêu chuẩn của các đường dây trong phương án 1 . . . . .
Thông số các đường dây phương án 1 . . . . . . . . . . . . . . .
Tổn thất điện áp phần trăm, tổn thất công suất phương án 1 . . . .
Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương án 2
Tiết diện tiêu chuẩn của các đường dây trong phương án 2 . . . . .
Thông số các đường dây phương án 2 . . . . . . . . . . . . . . .
Tổn thất điện áp phần trăm, tổn thất công suất phương án 2 . . . .
Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương án 3
Tiết diện tiêu chuẩn của các đường dây trong phương án 3 . . . . .
Thông số các đường dây phương án 3 . . . . . . . . . . . . . . .
Tổn thất điện áp phần trăm, tổn thất công suất phương án 3 . . . .
Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương án 4
Tiết diện tiêu chuẩn của các đường dây trong phương án 4 . . . . .
Thông số các đường dây phương án 4 . . . . . . . . . . . . . . .
Tổn thất điện áp phần trăm, tổn thất công suất phương án 4 . . . .
Điện áp tính toán và điện áp định mức của mạng điện phương án 5
Tiết diện tiêu chuẩn của các đường dây trong phương án 5 . . . . .
Thông số các đường dây phương án 5 . . . . . . . . . . . . . . .
Tổn thất điện áp phần trăm, tổn thất công suất phương án 5 . . . .

.
.
.
.
.
.
.

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

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

.
.
.
.

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

26
28
29
30

32
32
33
34
35
36
36
37
38
39
39
40
41
42
42
43

xi

.
.
.
.

.
.
.
.

.

.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.

.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.


2.21 So sánh chỉ tiêu kỹ thuật các phương án . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8

Giá thành 1km đường dây trên không một mạch điện áp 110kV . .
Vốn đầu tư xây dựng đường dây phương án 1 . . . . . . . . . . . .
Chỉ tiêu kinh tế mạng điện phương án 1 . . . . . . . . . . . . . .
Vốn đầu tư xây dựng đường dây phương án 3 . . . . . . . . . . . .
Chỉ tiêu kinh tế mạng điện phương án 3 . . . . . . . . . . . . . .
Vốn đầu tư xây dựng đường dây phương án 4 . . . . . . . . . . . .
Chỉ tiêu kinh tế mạng điện phương án 4 . . . . . . . . . . . . . .
Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án so sánh

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.

46
48
49
50
51
51
52
52

4.1
4.2
4.3
4.4

Thông số của máy biến áp trong sơ đồ bộ . . . . . .
Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu . . . . .
Số lượng, công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp
Thông số của máy biến áp trong các trạm hạ áp . . .

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

56
56
58
58

5.1
5.2
5.3
5.4
5.5

Thông số đường dây dạng đơn vị tương đối . . . . . . . . . . . . . .
Thông số máy biến áp hai cuộn dây dạng đơn vị tương đối . . . . . .
Thông số máy biến áp tự ngẫu dạng đơn vị tương đối . . . . . . . . .
Thông số của các phụ tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trào lưu công suất trong mạng điện ở chế độ cực đại khi xem nút
nhà máy là PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Công suất phụ tải cực tiểu và công suất phụ tải giới hạn . . . . . . . .
Trào lưu công suất trong mạng điện ở chế độ cực tiểu khi xem nút
nhà máy là PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Điện áp tại các trạm biến áp 1 và 4 khi sự cố một lộ đường dây NĐ - 2
Điện áp tại các trạm biến áp ở chế độ sau sự cố . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.

65
66
68
68

5.6
5.7
5.8
5.9
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5

.
.
.
.

.
.

.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

Thông số điều chỉnh điện áp máy biến áp thường . . . . . . . . .
Thông số điều chỉnh điện áp máy biến áp có bộ điều chỉnh điện áp

dưới tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Điện áp phụ tải và đầu phân áp của các máy biến áp ở chế độ phụ
tải cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Trào lưu công suất trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại sau khi
chọn đầu phân áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Điện áp phụ tải và đầu phân áp của các máy biến áp ở chế độ phụ
tải cực tiểu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

xii

. 74
. 75
. 81
. 84
. 84

. . . 86
. . . 86
. . . 90
. . . 91
. . . 94

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


6.6

Trào lưu công suất trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực tiểu sau

khi chọn đầu phân áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.7 Điện áp phụ tải và đầu phân áp của máy biến áp khi ngừng làm việc
một mạch đường dây NĐ - 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.8 Điện áp phụ tải và đầu phân áp của máy biến áp khi ngừng làm việc
một mạch đường dây NĐ - 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.9 Điện áp phụ tải và đầu phân áp của máy biến áp khi ngừng làm việc
một mạch đường dây NĐ - 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.10 Khi ngừng làm việc một mạch đường dây NĐ - 6 . . . . . . . . .
6.11 Tổng hợp đầu phân áp ở các chế độ vận hành trong mạng điện . .
7.1
7.2

. . . 95
. . . 97
. . . 97
. . . 97
. . . 98
. . . 98

Tổng vốn đầu tư các trạm biến áp trong mạng điện . . . . . . . . . . . . 101
Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện thiết kế . . . . . . . . . . . . 104

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

xiii

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Chương 1

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI
DÂY
1.1.

Phân tích nguồn cung cấp và phụ tải

1.1.1.

Nguồn cung cấp

1.1.1.1.

Hệ thống điện

Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn. Vì vậy cần phải có sự liên kết giữa hệ
thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi
cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường trong chế độ làm việc
bình thường cũng như khi xảy ra sự cố. Mặt khác, vì hệ thống điện có công suất vô
cùng lớn nên chọn hệ thống là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp, đồng
thời không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt điện, nói cách khác công
suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được lấy từ hệ thống điện.
1.1.1.2.

Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện có nhiều ưu điểm như thời gian xây dựng ngắn (3 ÷ 4 năm),
có thể sử dụng được các nhiên liệu rẻ tiền như than cám, than bìa ở các khu khai thác

1


than, dầu nặng ở các nhà máy lọc dầu,. . . . Tuy nhiên, nhà máy nhiệt điện cũng có
nhiều nhược điểm như khởi động chậm (từ 6 ÷ 8 giờ mới đạt công suất định mức),
điều chỉnh công suất khó, khi giảm đột ngột công suất phải thải hơi nước ra ngoài
nên vừa mất năng lượng vừa mất nước. Vì vậy, nhiệt điện thường được sử dụng để
phủ đáy.
Đối với nhiệt điện, các máy phát làm việc ổn định khi công suất phụ tải
P ≥ 70%Pđm , khi công suất phụ tải P < 30%Pđm các máy phát ngừng làm việc.
Ngoài ra, công suất phát kinh tế của các máy phát thường bằng (70 ÷ 90%)Pđm .
Theo đề tài thiết kế, nhà máy nhiệt điện có bốn tổ máy phát. Mỗi máy phát có
công suất định mức Pđm = 100 MW; cos ϕ = 0,8; Uđm = 10,5 kV. Như vậy, tổng công
suất định mức của toàn nhà máy điện bằng 400 MW.

1.1.2.

Phụ tải điện

Trong mạng điện thiết kế có 7 phụ tải. Trong đó:
- Hộ phụ tải loại I (phụ tải 2, 3, 5, 6 và 7) là các phụ tải quan trọng. Khi có
sự cố ngừng cung cấp điện sẽ gây nguy hiểm cho tính mạng con người, ảnh
hưởng đến an ninh, trật tự, chính trị, làm hòng thiết bị - sản phẩm hàng loạt
gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân. Vì vậy, đối với các phụ tải này, yêu
cầu cung cấp điện liên tục ngay cả khi sự cố, thời gian mất điện tối đa cho
phép bằng thời gian đóng nguồn dự phòng (khoảng 5 ÷ 7 giây). Do đó, hộ
loại I phải được cung cấp điện bằng đường dây hai mạch hoặc mạch vòng.
- Hộ phụ tải loại III (phụ tải 1 và 4) là các phụ tải không mấy quan trọng. Nghĩa
là các phụ tải mà việc mất điện không gây ra những hậu quả quá nghiêm
trọng. Do vậy, hộ phụ tải loại này được cung cấp điện bằng dây đơn và cho

phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sữa chữa sự cố hay thay
thế phần hư hỏng của mạng điện nhưng không quá 1 ngày.
Tất cả các phụ tải trên đều có hệ số cos ϕ = 0, 9. Thời gian sử dụng công suất
cực đại Tmax = 5000h. Điện áp định mức của mạng điện thứ cấp của các trạm hạ
áp bằng 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 75% phụ tải cực đại. Các phụ tải đều có yêu
cầu điều chỉnh điện áp khác thường, ngoại trừ phụ tải 3 và 5 có yêu cầu điều chỉnh
điện áp thường.
Công suất yêu cầu của các phụ tải trong chế độ cực đại và cực tiểu được cho
trong bảng 1.1.

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

2

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Bảng 1.1: Thông số của các phụ tải
Hộ tiêu
thụ

Smax = Pmax + jQmax
(MVA)

Smax
(MVA)

Smin = Pmin + jQmin
(MVA)

Smin
(MVA)

1
2
3
4
5
6
7

20 + j9,69
40 + j19,37
25 + j12,11
25 + j12,11
30 + j14,53
30 + j14,53
120 + j58,12

22,22
44,44
27,78
27,78
33,33
33,33
133,33

15 + j7,26
30 + j14,53
18,75 + j9,08

18,75 + j9,08
22,50 + j10,90
22,50 + j10,90
90 + j43,59

16,67
33,33
20,83
20,83
25
25
100

Tổng

290 + j140, 45

322,22

217, 5 + j105, 34

241,67

1.2.

Cân bằng công suất

1.2.1.

Cân bằng công suất tác dụng

Công suất tác dụng của các phụ tải liên quan với tần số của hệ thống điện. Tần
số trong hệ thống sẽ thay đổi khi sự cân bằng công suất trong hệ thống điện bị phá
vỡ. Thiếu công suất tác dụng sẽ dẫn đến giảm tần số và ngược lại, thừa công suất
tác dụng dẫn đến tăng tần số. Vì vậy tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ
thống, các nhà máy của hệ thống 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 hệ thống vận hành bình thường, cần phải có dự trữ
nhất định của công suất tác dụng trong hệ thống. Dự trữ trong hệ thống điện là một
vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành cũng như sự phát triển của hệ thống.
Vì vậy, phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại
đối với hệ thống điện thiết kế có dạng:
PN M D + PHT = Ptt = mΣPmax + Σ∆P + Ptd + Pdt

(1.1)

trong đó:
- PN M D - tổng công suất tác dụng do nhà máy điện phát ra (MW)
- PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống (MW)
- Ptt - công suất tiêu thụ trong mạng điện (MW)
GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

3

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


- m - hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại (lấy m = 1)
- ΣPmax - tổng công suất của các phụ tải trong chế độ cực đại (MW)

- Σ∆P - tổng tổn thất công suất trong mạng điện, khi tính sơ bộ có thể lấy
Σ∆P = 5%ΣPmax
- Ptd - công suất tự dùng của nhà máy điện (MW)
- Pdt - công suất dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ có thể lấy
Pdt = 10%ΣPmax , đồng thời công suất dự trữ cần phải bằng công suất
định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống điện không lớn. Tuy
nhiên, do hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở
hệ thống, nghĩa là Pdt = 0
Tổng công suất tác dụng của các phụ tải khi cực đại được xác định từ bảng 1.1
bằng:
ΣPmax = 290M W
Tổng tổn thất công suất trong mạng điện có giá trị:
Σ∆P = 5%ΣPmax = 0, 05.290 = 14, 5M W
Tổng công suất do nhà máy điện phát ra bằng:
PN M D = 4.Pđm = 4.100 = 400M W
Công suất tự dùng trong nhà máy nhiệt điện có thể được tính theo công thức:
α%
SN M D
.SΣđm .(0, 4 + 0, 6.
)
100
SΣđm
α% PΣđm
PN M D
=
.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 cos ϕ
PΣđm

Std =

(1.2)

trong đó:
- α% - lượng điện phần trăm tự dùng
- SΣđm - tổng công suất phát định mức của nhà máy điện (MWA)
- SN M D - công suất phát của nhà máy điện trong từng chế độ vận hành (MVA)
- PΣđm - tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy điện (MW)
GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

4

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


- cos ϕ - hệ số công suất nhà máy điện
- PN M D - công suất phát tác dụng của nhà máy điện trong từng chế độ vận
hành (MW)
Áp dụng công thức 1.2, ta có công suất tự dùng của nhà máy điện bằng:
α% PΣđm
PN M D
.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 cos ϕ
PΣđm
400
10 400

.
.(0, 4 + 0, 6.
) = 50M V A
=
100 0, 8
400

Std =

Vậy, công suất tác dụng tự dùng của nhà máy có giá trị:
Ptd = Std . cos ϕtd = 50.0, 75 = 37, 5M W
Công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
Ptt = mΣPmax + Σ∆P + Ptd = 290 + 14, 5 + 37, 5 = 342M W
Như vậy, hệ thống cần cung cấp lượng công suất cho các phụ tải bằng:
PHT = Ptt − PN M D = 342 − 400 = −58M W
Dấu "-" thể hiện rằng nhà máy phát thừa công suất tác dụng, lượng công suất
thừa này được đưa về hệ thống với giá trị là 58 MW.

1.2.2.

Cân bằng công suất phản kháng

Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân bằng
giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm. Sự cân bằng đòi
hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng mà cả đối với công suất phản kháng.
Cân bằng công suất tác dụng để giữ cho tần số bình thường trong hệ thống điện,
nhưng muốn giữ cho điện áp bình thường cần phải có sự cân bằng công suất phản
kháng. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ
thì điện áp trong mạng sẽ tăng, ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng, điện áp
trong mạng sẽ giảm. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cần thiết của điện áp cần phải

tiến hành cân bằng công suất phản kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong mạng điện thiết kế có dạng:
QN M D +QHT = Qtt = mΣQmax +Σ∆QL −ΣQC +Σ∆QB +Qtd +Qdt (1.3)
trong đó:
GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

5

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


- QN M D - tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra (MVAr)
- QHT - công suất phản kháng lấy từ hệ thống (MVAr)
- Qtt - tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện
- ΣQmax - tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại
(MVAr)
- Σ∆QL - tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường
dây trong mạng điện (MVAr)
- ΣQC - tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,
khi tính sơ bộ lấy Σ∆QL = ΣQC
- Σ∆QB - tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp, trong
tính toán sơ bộ lấy Σ∆QB = 15%ΣQmax
- Qtd - công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện (MVAr)
- Qdt - công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống điện. Đối với mạng điện
thiết kế, công suất Pdt sẽ lấy ở hệ thống, nghĩa là Qdt = 0
Tổng công suất phản kháng của các phụ tải trong chế độ cực đại được xác định
trong bảng 1.1 có giá trị:
ΣQmax = 140, 45M V ar
Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp hạ áp bằng:
Σ∆QB = 15%ΣQmax = 0, 15.140, 45 = 21, 07M V ar

Tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện có giá trị:
Qtd = Ptd .tgϕtd = 37, 5.0, 88 = 33M V ar
Tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện bằng:
Qtt = ΣQmax + Σ∆QB + Qtd + Qdt = 140, 45 + 21, 07 + 33 = 194, 52M V ar
Tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra có giá trị:
QN M D = PN M D .tgϕN M D = 400.0, 75 = 300M V ar
Ta thấy rằng, tổng công suất phản kháng do nhà máy điện phát ra lớn hơn tổng
công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện do đó hệ thống không cần cung cấp
công suất phản kháng cho các phụ tải.
GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

6

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


1.2.3.

Các chế độ làm việc của nguồn

1.2.3.1.

Chế độ phụ tải cực đại

Khi phụ tải cực đại, ta cho cả bốn tổ máy đều vận hành, mỗi tổ máy phát 85%
công suất định mức. Như vậy, tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy điện
bằng:
PN M D = 4.0, 85.Pđm = 4.0, 85.100 = 340M W
Áp dụng công thức 1.2, ta có công suất tự dùng của nhà máy điện có giá trị:
α% PΣđm

PN M D
.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 cos ϕ
PΣđm
10 400
340
=
.
.(0, 4 + 0, 6.
) = 45, 5M V A
100 0, 8
400

Std =

Vậy, công suất tác dụng tự dùng của nhà máy có giá trị:
Ptd = Std . cos ϕtd = 45, 5.0, 75 = 34, 13M W
Lượng công suất phát lên lưới của nhà máy điện bằng:
PF = PN M D − Ptd = 340 − 34, 13 = 305, 87M W
QF = QN M D − Qtd = 340.0, 75 − 34, 13.0, 88 = 224, 97M V Ar
Từ bảng 1.1, ta có công suất yêu cầu của phụ tải có giá trị:
ΣPyc = ΣPmax + Σ∆P = 290 + 0, 05.290 = 304, 5M W
ΣQyc = ΣQmax + Σ∆QB = 140, 45 + 0, 15.140, 45 = 161, 52M V Ar
Như vậy, hệ thống cần cung cấp lượng công suất cho các phụ tải bằng:
PHT = ΣPyc − PF = 304, 5 − 305, 87 = −1, 37M W
Ta thấy rằng lượng công suất phản kháng do nhà máy phát ra lớn hơn lượng công
suất phản kháng yêu cầu của phụ tải, vì vậy ở chế độ phụ tải cực đại, hệ thống không
cần cung cấp công suất phản kháng cho các phụ tải.

1.2.3.2.

Chế độ phụ tải cực tiểu

Khi phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng một tổ máy, ba tổ máy còn lại phát 85% công
suất định mức. Như vậy, tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy điện bằng:
PN M D = 3.0, 85.Pđm = 3.0, 85.100 = 255M W
GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

7

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Áp dụng công thức 1.2, ta có công suất tự dùng của nhà máy điện có giá trị:
α% PΣđm
PN M D
.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 cos ϕ
PΣđm
10 400
255
=
.
.(0, 4 + 0, 6.
) = 39, 13M V A
100 0, 8
400

Std =

Vậy, công suất tác dụng tự dùng của nhà máy có giá trị:
Ptd = Std . cos ϕtd = 39, 13.0, 75 = 29, 35M W
Lượng công suất phát lên lưới của nhà máy điện bằng:
PF = PN M D − Ptd = 255 − 29, 35 = 225, 65M W
QF = QN M D − Qtd = 255.0, 75 − 29, 35.0, 88 = 165, 42M V Ar
Từ bảng 1.1, ta có công suất yêu cầu của phụ tải có giá trị:
ΣPyc = ΣPmin + Σ∆P = 217, 5 + 0, 05.217, 5 = 228, 38M W
ΣQyc = ΣQmin + Σ∆QB = 105, 34 + 0, 15.105, 34 = 121, 14M V Ar
Như vậy, hệ thống cần cung cấp lượng công suất cho các phụ tải bằng:
PHT = ΣPyc − PF = 228, 38 − 225, 65 = 2, 73M W
Ta thấy rằng lượng công suất phản kháng do nhà máy phát ra lớn hơn lượng
công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải, vì vậy ở chế độ phụ tải cực tiểu, hệ thống
không cần cung cấp công suất phản kháng cho các phụ tải.
1.2.3.3.

Chế độ sự cố

Khi sự cố ngừng một tổ máy, các máy còn lại phát 100% công suất định mức.
Như vậy, tổng công suất tác dụng phát ra của nhà máy điện bằng:
PN M D = 3.Pđm = 3.100 = 300M W
Áp dụng công thức 1.2, ta có công suất tự dùng của nhà máy điện có giá trị:
α% PΣđm
PN M D
.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 cos ϕ

PΣđm
10 400
300
=
.
.(0, 4 + 0, 6.
) = 42, 5M V A
100 0, 8
400

Std =

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

8

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Vậy, công suất tác dụng tự dùng của nhà máy có giá trị:
Ptd = Std . cos ϕtd = 42, 5.0, 75 = 31, 88M W
Lượng công suất phát lên lưới của nhà máy điện bằng:
PF = PN M D − Ptd = 300 − 31, 88 = 268, 12M W
QF = QN M D − Qtd = 300.0, 75 − 31, 88.0, 88 = 196, 95M V Ar
Ở mục 1.2.3.1, ta có công suất yêu cầu của phụ tải có giá trị:
ΣPyc = 304, 5M W ; ΣQyc = 161, 52M V Ar
Như vậy, hệ thống cần cung cấp lượng công suất cho các phụ tải bằng:
PHT = ΣPyc − PF = 304, 5 − 300 = 4, 5M W
Ta thấy rằng lượng công suất phản kháng do nhà máy phát ra lớn hơn lượng công
suất phản kháng yêu cầu của phụ tải, vì vậy ở chế độ sự cố, hệ thống không cần cung

cấp công suất phản kháng cho các phụ tải.
Từ các kết quả trên ta có bảng 1.2 tổng kết sơ bộ chế độ làm việc của nguồn.
Bảng 1.2: Bảng tổng kết chế độ làm việc của nguồn
Chế độ vận hành

Nhà máy nhiệt điện

Hệ thống

Phụ tải cực đại

- Bốn tổ máy làm việc
- Phát 340 MW

Nhận 1,37 MW

Phụ tải cực tiểu

- Ba tổ máy làm việc
- Phát 255 MW

Phát 2,73 MW

Chế độ sự cố

- Ba tổ máy làm việc
- Phát 300 MW

Phát 4,5 MW

1.3.

Đề xuất các phương án nối dây

1.3.1.

Cơ sở để đề xuất các phương án

1.3.1.1.

Yêu cầu cung cấp điện

Để đề xuất được các phương án nối dây, ta cần dựa vào yêu cầu cung cấp điện
của các phụ tải. Yêu cầu này được trình bày trong mục 1.1.2.
GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

9

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


1.3.1.2.

Vị trí địa lý

Các phụ tải được phân bố trên mặt bằng như trong hình 1.1.

Hình 1.1: Bản đồ vị trí của nguồn và các phụ tải điện (Tỷ lệ 1: 10km)
Từ hình 1.1, ta có thể tính được khoảng cách giữa nguồn và các phụ tải. Kết quả
tính toán được cho trong bảng 1.3.

Từ hình 1.1 cũng như kết quả trong bảng 1.3, ta thấy rằng nhà máy có khoảng
cách tương đối gần với tất cả các phụ tải (ngoại trừ phụ tải 7 gần với hệ thống). Mặt
khác, nhận thấy một số phụ tải khá gần nhau như phụ tải 3 và 4; phụ tải 1, 5 và 6.
Khoảng cách giữa các phụ tải này được cho trong bảng 1.4

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

10

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc


Bảng 1.3: Khoảng cách từ các nguồn đến các phụ tải
Nguồn - Phụ tải

Khoảng cách (km)

Nguồn - Phụ tải

Khoảng cách (km)

NĐ - 1
NĐ - 2
NĐ - 3
NĐ - 4
NĐ - 5
NĐ - 6
NĐ - 7

80,00

60,00
53,85
63,25
44,72
50,00
117,05

HT - 1
HT - 2
HT - 3
HT - 4
HT - 5
HT - 6
HT - 7

136,01
50,00
102,96
143,18
98,49
145,60
40,00

Bảng 1.4: Khoảng cách giữa các phụ tải gần nhau
Phụ tải - Phụ tải

Khoảng cách (km)

Phụ tải - Phụ tải

Khoảng cách (km)

1-5
1-6

44,72
50

5-6
3-4

50
43,23

1.3.1.3.

Đặc điểm của các cấu hình đường dây

- Sơ đồ hình tia có ưu điểm là: đơn giản về sơ đồ nối dây, bố trí thiết bị đơn
giản. Giữa các phụ tải không có sự liên quan đến nhau, do đó khi xảy ra sự
cố trên một đường dây, các đường dây còn lại không bị ảnh hưởng. Mặt khác,
so với sơ đồ liên thông, sơ đồ này có tổn thất thấp hơn. Tuy nhiên, sơ đồ hình
tia có nhược điểm là mất nhiều thời gian và chi phí để khảo sát, thiết kế và thi
công.
- Sơ đồ liên thông có ưu điểm là thời gian khảo sát, thiết kế được rút ngắn so
với sơ đồ hình tia. Tuy vậy nó có nhược điểm là cần có thêm trạm trung gian,
thiết bị bố trí đòi hỏi bảo vệ rơle, thiết bị tự động hoá phức tạp hơn, độ tin cậy
cung cấp điện thấp hơn so với sơ đồ hình tia.
- Mạng kín có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp cao, khả năng vận hành lưới linh
hoạt, tổn thất ở chế độ bình thường thấp. Tuy nhiên nhược điểm của mạng kín

là bố trí bảo vệ rơle và tự động hoá phức tạp, khi xảy ra sự cố tổn thất trên
lưới cao, nhất là ở nguồn có chiều dài dây cấp điện lớn.

GVHD: T.S Nguyễn Đăng Toản

11

SVTH: Nguyễn Văn Ngọc