Đồ án tốt nghiệp nguyễn đức anh

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
VÀ ỨNG DỤNG QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH
TRONG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN VĂN ĐIỆP
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC ANH
Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN
Chuyên ngành:

HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp : Đ5H4
Khoá : 2010-2015

Hà Nội, tháng 1 năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng
được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt đang tăng không ngừng mà trong đó Hệ thống điện
đặt ra phải làm sao đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao đó.
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các mạng điện và các
hộ tiêu thụ điện được liên kết với nhau thành hệ thống để thực hiện quá trình sản xuất,
truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng.

Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng đặc biệt nên có những tính
chất vô cùng phức tạp, điều đó thể hiện ở tính đa chỉ tiêu của nó và sự biến đổi, phát
triển không ngừng. Từng mức độ, phạm vi, cấu trúc nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu
điện năng cho sự phát triển kinh tế xã hội của từng địa phương nói riêng và toàn quốc
nói chung, đồng thời đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đề ra.
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Hệ thống điện thông qua việc tính toán
thiết kế lưới điện khu vực nhằm mục đích tổng hợp lại những kiến thức cơ bản đã
được học tại truờng và xây dựng cho mỗi sinh viên những kỹ năng cần thiết trong quá
trình thiết kế lưới điện. Đồ án tốt nghiệp này gồm 2 phần:
Phần I : Thiết kế mạng lưới điện khu vực
Phần II: Một vài ứng dụng của quy hoạch tuyến tính
trong quy hoạch phát triển hệ thống điện
Qua bản đồ án tốt nghiệp này em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của
thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Văn Điệp và các thầy cô giáo trong khoa Hệ thống điện
đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Vì thời gian và kiến thức có hạn, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi
những sai xót. Kính mong sự chỉ bảo góp ý của thầy, cô trong bộ môn để bản đồ án
của em được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà nôi, tháng 11 năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Đức Anh


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..


Mục lục

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI ...............................1
1.1 Nguồn điện .................................................................................................... 1
1.1.1 Hệ thống điện ......................................................................................... 1
1.1.2 Nhà máy nhiệt điện ................................................................................ 1
1.2 Các số liệu về phụ tải .................................................................................... 2

CHƯƠNG 2
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – XÁC ĐỊNH
PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN .................4
2.1 Cân bằng công suất tác dụng ........................................................................ 4

2.2 Cân bằng công suất phản kháng ................................................................... 5
+) Chế độ phụ tải cực tiểu ................................................................................. 6
+) Chế độ sự cố ................................................................................................. 6
2.3 Xây dựng các phương án .............................................................................. 8

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU . 12
3.1 Phương án 1: ............................................................................................... 12
3.1.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện:............................................... 12
3.1.2 Chọn tiết diện dây dẫn ......................................................................... 13
3.1.3 Tổn thất điện áp trong mạng điện ........................................................ 17
3.2 Phương án 2 ................................................................................................ 18
3.2.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện ................................................ 18
3.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn ......................................................................... 19
3.2.3 Tổn thất điện áp trong mạng điện ........................................................ 22
3.3 Phương án 3 ................................................................................................ 23
3.3.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện ................................................ 23
3.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn ......................................................................... 24
3.3.3 Tổn thất điện áp trong mạng điện: ....................................................... 26
3.4 Phương án 4 ................................................................................................ 27


3.4.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện ................................................ 27
3.4.2 Tổn thất điện áp trong mạng điện ........................................................ 30
3.5 Phương án 5 ................................................................................................ 31
3.5.1 Chọn điện áp của mạng điện: ............................................................... 32
3.5.2 Chọn tiết diện dây dẫn

Ta tiến hành tính toán và chọn như ở các

phương án trên, xét mạch vòng, ta có......................................................................... 32

3.5.3 Tổn thất điện áp trong mạng điện: ....................................................... 36
3.6 Tổng hợp: .................................................................................................... 36

CHƯƠNG 4 SO SÁNH KINH TẾ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
CHÍNH VÀ MÁY BIẾN ÁP .................................................................................... 37
4.1 Phương án 1 ................................................................................................ 39
4.2 Phương án 3: ............................................................................................... 40
4.3 Phương án 4: ............................................................................................... 41
4.4 Chọn số lượng, công suất các MBA trong các trạm tăng tăng áp .............. 42
4.5 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp ................. 42

CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI
ĐIỆN
45

5.1 Chế độ phụ tải cực đại ................................................................................ 45
5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu ............................................................................... 50
5.3 Chế độ sau sự cố ......................................................................................... 53
5.3.1 Sự cố ngừng 1 mạch đường dây từ nguồn đến phụ tải ........................ 53
5.3.2 Sự cố ngừng 1 MF: .............................................................................. 58

CHƯƠNG 6
TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ
XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP............................... 61
6.1 Chế độ phụ tải cực đại (Ucs = 121kV): ...................................................... 61
6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu (Ucs = 115 kV) ..................................................... 62
6.3 Chế độ sau sự cố (Usc = 121kV) ................................................................ 62

6.4 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho các trạm ............................ 65
6.5 Phương pháp chung chọn đầu phân áp ....................................................... 67

CHƯƠNG 7
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ
THUẬT CHO MẠNG ĐIỆN................................................................................... 72
7.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện ................................................................. 72
7.2 Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện ............................................. 72
7.3 Tổn thất điện năng trong mạng điện ........................................................... 73
7.4 Tính chi phí và giá thành ............................................................................ 73
7.4.1 Chi phí vận hành hàng năm ................................................................. 73
7.4.2 Chi phí tính toán hàng năm .................................................................. 74
7.4.3 Giá thành truyền tải điện năng ............................................................. 74
7.4.4 Giá thành xây dựng 1 MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại:.... 74

PHẦN 2 ................................................................................................................ 76
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ỨNG DỤNG....................................................... 76
CỦA MÔ HÌNH QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH........................................ 76
TRONG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN.................. 76
CHƯƠNG 8 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN NGUỒN........................ 77
8.1 Các nội dung chủ yếu của Bài toán quy hoạch phát triển hệ thống điện .... 77
8.1.1 Bài toán dự báo nhu cầu điện năng và phụ tải điện ............................. 77
8.1.2 Bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện. .......................................... 91
8.1.3 Bài toán quy hoạch phát triển lưới điện. ............................................ 100
8.2 Nghiên cứu xây dựng các mô hình quy hoạch tuyến tính trong quy hoạch
phát triển hệ thống điện. ............................................................................................... 104
8.2.1 Nghiên cứu xây dựng mô hình quy hoạch tuyến tính phát triển nguồn
điện.
104

8.2.2 Nghiên cứu xây dựng mô hình quy hoạch tuyến tính trong quy hoạch
phát triển lưới điện.................................................................................................... 118


Danh mục bảng
Bảng 1-1 Giá trị công suất của phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu ........................ 3
Bảng 2-1 Phương thức vận hành của nhà máy nhiệt điện......................................... 7
Bảng 3-1Chiều dài đường dây phương án 1 .......................................................... 12
Bảng 3-2 Điện áp trên các dây phương án 1 ........................................................... 13
Bảng 3-3 Thông số các đường dây phương án 1 .................................................... 16
Bảng 3-4 Tổn thất điện áp phương án 1 .................................................................. 18
Bảng 3-5 Chiều dài đường dây phương án 2 .......................................................... 18
Bảng 3-6 Điện áp trên các dây phương án 2 ........................................................... 19
Bảng 3-7 Thông số các đường dây phương án 2 .................................................... 21
Bảng 3-8 Tổn thất điện áp phương án 2 .................................................................. 22
Bảng 3-9 Chiều dài đường dây phương án 3 .......................................................... 23
Bảng 3-10 Điện áp đường dây phương án 3 ........................................................... 24
Bảng 3-11 Thông số các đương dây phương án 3 .................................................. 25
Bảng 3-12 Tổn thất điện áp đường dây phương án 3.............................................. 26
Bảng 3-13 Chiều dài các đường dây phương án 4 .................................................. 27
Bảng 3-14 Điện áp trên các đường dây phương án 4 .............................................. 28
Bảng 3-15 Thông số các đường dây phương án 4 .................................................. 29
Bảng 3-16 Tổn thất điện áp phương án 4 ................................................................ 30
Bảng 3-17 Điện áp trên các đường dây phương án 5 .............................................. 32
Bảng 3-18 Thông số các đường dây phương án 5 .................................................. 34
Bảng 3-19 Tổn thất điện áp trong mạng điện phương án 5 .................................... 36
Bảng 4-1 Giá thành 1 km đường dây trên không mạch 110 kV. ............................ 38
Bảng 4-2 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây phương án 1
.................................................................................................................................. 39
Bảng 4-3 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây phương án 3

.................................................................................................................................. 40
Bảng 4-4 Tổn thất công suất và vốn đầu tư xây dựng các đường dây phương án 4
.................................................................................................................................. 41
Bảng 6-1 Thông số điều chỉnh của MBA không điều chỉnh dưới tải ..................... 66
Bảng 6-2 Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh dưới tải ................................ 67
Bảng 7-1 Bảng tổng hợpkinh tế - kỹ thuật .............................................................. 75


PHẦN 1
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC


NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4
Đề tài:
Thiết kế mạng lưới điện khu vực
II.
Sơ đồ thiết kế lưới
1. Sơ đồ địa lý
I.

8

9

7
6

HT

5

NĐ
3

4

2

1


2. Phụ tải: Tmax=5000h
Phụ tải
Pmax
cos φ
Điều chỉnh điện áp
Loại hộ phụ tải
Điện áp thứ cấp(kV)

1
2
3
4
5
6
7
8
9

40,4 38,7 36,8 40,1 36,2 40,5 40,3 38,6 36,9
0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88
KT KT KT KT KT KT KT KT KT
I
I
I
I
I
I
I
I
I
10
10
10
10
10
10
10
10
10

3. Nguồn điện:
- Nguồn 1: Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, cosφ=0,85
- Nguồn 2: Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: 3x100MW, Uđm=10,5, cosφ=0,85
Giá 1kWh điện năng tổn thất : 500đồng/kWh.


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI

Trong công tác thiết kế mạng điện, việc đầu tiên cần phải nắm được các thông tin về
nguồn và phụ tải nhằm định hướng cho việc thiết kế. Cần phải xác định vị trí nguồn điện,
phụ tải, công suất và các dự kiến xây dựng, phát triển trong trong tương lai. Xác định nhu
cầu điện năng trong thời gian kế hoạch bao gồm tổng công suất đặt và lượng điện tiêu thụ
hiện nay của từng hộ phụ tải, từ đó định hướng cho việc thiết kế kết cấu của mạng điện.
1.1 Nguồn điện
1.1.1
Hệ thống điện
Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất của hệ thống là cos =
0,85.
Hệ thống có công suất phát vô cùng lớn, nên sẽ có nhiệm vụ phát công suất thiếu do
phía Nhà máy nhiệt điện cung cấp không đủ cho phụ tải khi sự cố một tổ máy phát. Vì
vậy cần có sự liên hệ 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
các chế độ vận hành.
Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống là nút cân
bằng công suất và nút cơ sở về điện áp.
Ngoài ra do hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công
suất trong nhà máy điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ được
lấy từ hệ thống điện.
1.1.2
Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy. Mỗi tổ máy có:
 Công suất định mức: Pđm = 1000 MW

 Hệ số công suất: cos = 0,85.
 Tổng công suất định mức của nhà máy là: PF = 3 x 100 = 300 MW.
 Nhiên liệu của NĐ có thể là than đá, dầu và khí đốt. Hiệu suất của các nhà máy
nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30- 40%). Đồng thời công suất tự dùng của NĐ
thường chiếm khoảng 6-15% tùy theo loại nhà máy nhiệt điện.
 Đối với nhà máy nhiệt điện, các nhà máy làm việc ổn định khi phụ tải P ≥ 70%
Pđm và công suất phát kinh tế từ (8090)%, khi phụ tải P < 30% Pđm, các máy phát
ngừng làm việc

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

Khi thiết kế ta chọn công suất phát kinh tế bằng 85% Pdm, nghĩa là:
Pkt 

85
.3.100  255MW
100

Trong chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng 1 máy phát để bảo dưỡng, 2 MF còn lại sẽ phát
85% công suất định mức. Nghĩa là Pkt=170 MW
Khi sự cố ngừng 1 MF, 2MF còn lại sẽ phát 100% Pdm. Nghĩa là:
PF  2.100  200MW

Phần công suất thiếu trong các chế độ vận hành sẽ được cung cấp từ hệ thống

1.2

Các số liệu về phụ tải

Hộ phụ tải loại I gồm tất cả 9 hộ: là những phụ tải (1,2,3,4,5,6,7,8,9) quan trọng có
yêu cầu cung cấp điện liên tục. Nếu xảy ra hiện tượng mất điện sẽ gây hậu quả và thiệt hại
nghiêm trọng về an ninh, chính trị. Vì vậy phải có dự phòng chắc chắn. Mỗi phụ tải phải
được cấp điện bằng ít nhất 2 mạch, để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo chất
lượng điện năng.
Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tương đối lớn nên ta dùng
đường dây trên không để dẫn điện
- Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng như yêu cầu về khả năng dẫn điện ta
dùng loại dây dẫn AC để truyền tải điện.
Tất cả các phụ tải đều là hộ loại I và có hệ số cos  0.88  tan   0.54 . Thời gian sử dụng
phụ tải cực đại Tmax=5000h. Phụ tải cực tiểu bằng 70% phụ tải cực đại.
Xét Hộ tiêu thụ 1: ta có
P1  40, 4  Q1  P1.tan   40, 4  0,54  21,816(MVAr )

 S1  P12  Q12  40, 42  21,8162  45,914(MVA)
P1min  70% Pmax 

70
.40, 4  28, 28( MW)
100

P1min  28,28  Q1min  P1min .tan   28,28  0,54  15,271( MVAr)
2

2
 S1min  P1min
 Q1min
 28, 282  15, 2712  32,14(MVA)

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

Làm tương tự với các hộ tiêu thụ còn lại. ta có:

Bảng 1-1 Giá trị công suất của phụ tải ở chế độ cực đại và cực tiểu
Hộ tiêu

Pmax+jQmax

Smax

Pmin+ j Qmin

Smin

thụ

(MVA)

(MVA)

(MVA)

(MVA)

1

40,4 + j21,816

45,914

28,28 + j15,271

32,14

2

38,7+ j20,898

43,982

27,09 + j14,629

30,787

3

36,8 + j19,872

41,823

25,76+ j13,91

29,276

4

40,1 + j21,654

45,573

28,07 + j15,158

31,901

5

36,2 + j19,548

41,141

25,34 + j13,684

28,799

6

40,5 + j21,87

46,028

28,35 + j15,309

32,22

7

40,3 + 21,762

45,8

28,21 + j15,233

32,06

8

38,6 + j20,844

43,868

27,02 + j14,591

30,708

9

36,9 + j19,926

41,936

25,83 + j13,948

29,355

Tổng

348,5+j188,19

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

CHƯƠNG 2
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – XÁC ĐỊNH
PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN

2.1

Cân bằng công suất tác dụng

Phương trình cân bằng công suất tác dụng trong chế độ phụ tải cực đại đối với hệ
thống điện thiết kế có dạng:
PNĐ+PHT = Ptt = m∑Pmax + ∑ΔP + Ptd + Pdt
Trongđó:
PNĐ - Tổng công suất do Nhà máy nhiệt điện phát ra.
Vì là nhà máy nhiệt ,nên công suất phát thường nằm trong khoảng (80%÷90%) công
suất định mức.Ở đây ta chọn bằng 85% công suất định mức.
PNĐ =85%.Pđm =85%.3.100 = 255 MW
PHT - công suất tác dụng lấy từ hệ thống.
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.
Pmax = 348,5 MW
ΔP - Tổng tổn thất trong mạng điện, khi tính sơ bộ chúng ta lấy:
ΔP =5%. Pmax=5%.348,5 = 17,425 MW
Ptd - Công suất tự dùng trong nhà máy điện, lấy bằng 10% tổng công suất đặt của
nhà máy.
Ptd = 10% Pđm =0,1.3.100 = 30 MW
Pdt - Công suất dự trữ trong hệ thống.
Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống,
nghĩa là Pdt = 0.
Ptt- công suất tiêu thụ trong mạng điện
Vậy trong chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải
bằng:
Ptt = mPmax + ΔP + Ptd + Pdt = 348,5 + 17,425 + 30 = 395,925 (MW)
Vậy công suất hệ thống phát là:
PHT = Ptt – PNĐ = 395,925 – 255 = 140,925 (MW)

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

4


Đồ án tốt nghiệp

2.2

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

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

QF

QHT

Qtt m

Qmax

ΔQL

QC

Qb Qtd Qdt

(2.1)

Trong đó:
QF – tổng công suất phản kháng do nhà máy phát ra.
Với cosφF = 0,85  tg  F = 0,62
QF = PF.tan φ F = 255.0,62 = 158,1(MVAr)
QHT – công suất phản kháng do hệ thống cung cấp.
Với cosφHT = 0,85  tg  HT = 0,62
QHT = PHT.tan φ HT = 140,925.0,62 = 87,374(MVAr)

Qmax - Tổng công suất phản kháng trong chế độ phụ tải cực đại của các phụ

m
tải. Với m=1

 Qmax = 188,19 MVAr
 Q

L

- Tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường

dây trong mạng điện.
 QC - Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra,

khi tính sơ bộ lấy

Q

B

 Q

L

  QC .

- Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các máy biến áp của hệ thống,

trong tính toán sơ bộ lấy

Q

b

 15% Qmax =15%  188,19 = 28,229(MVAr)

Qtd - Công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy điện.

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

5

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp
cos φ td =0,75  tan φ td =0,882

Qtd = Ptd.tg φ td = 30.0,882 = 26,46(MVAr)
Qdt - Công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống, khi cân bằng sơ bộ chúng ta
lấy bằng 15% tổng công suất phản kháng ở phần bên phải của phương trình (2.2). Đối với
mạng điện thiết kế, công suất Qdt sẽ lấy ở hệ thống nghĩa là Qdt =0.
Tổng công suất tiêu thụ trong mạng điện:
Qtt=Qmax + Qb + Qtd=188,19+28,229+26,46=242,879(MVAr)
Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhiệt điện có thể phát ra bằng:
QF+QHT=158,1+87,374=245,474(MVAr)
Ta thấy công suất phản kháng do các nguồn cung cấp lớn hơn công suất phản kháng tiêu
thụ. Vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong mạng thiết kế.
+) Chế độ phụ tải cực tiểu
Ở chế độ này,chúng ta xét cho ngừng một máy phát để bảo dưỡng, 2 máy phát còn
lại sẽ phát 85%.Pđm, nghĩa là
Tổng công suất phát ra của nhà máy nhiệt điện là:
PF = 85%.2.100 = 170 (MW)
PPTmin =243,95 MW
Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:
Pycmin = PPTmin + Ptd + ΔPt.th
= 243,95 + 30 + 0,05.243,95 = 286,148(MW)
Như vậy phần công suất do hệ thống cung cấp vào khoảng :
PHT = 286,148-170 = 116,148(MW)
+) Chế độ sự cố
Khi sự cố đường dây hay MBA ta vẫn cho 3 tổ máy phát 85% công suất còn khi xảy
ra sựcố 1 tổ máy phía nhiệt điện thì ta cho 2 tổ máy còn lại phát công suất bằng 100%Pđặt
của mỗi tổ máy, phần còn thiếu lấy từ hệ thống.

Ở chế độ này ta có tổng công suất yêu cầu là:
Pyc = Pmax + Ptd + ΔPt.th
= 348,5 + 30 + 5%.348,5 = 395,925 (MW)
Công suất phát của nhà máy là:
PF = 100%. 2.100 = 200 (MW)

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

Như vậy phần công suất do hệ thống cung cấp là :
PHT = 395,925 – 200 = 195,925 (MW)

Bảng 2-1 Phương thức vận hành của nhà máy nhiệt điện
Chế độ
vận hành

Pyc(MW)

Phụ tải
cực đại

395,925

Phụ tải
cực tiểu

286,148

Chế độ sự cố

395,925

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

Nhà máy nhiệt điện
3 tổ máy làm việc
(85%)
Phát 255 MW
2 tổ máy làm việc
(85%)
Phát 170 MW
2 tổ máy làm việc
(100%)
Phát 200 MW

Hệ thống
Phát 140,925 MW

Phát 116,148 MW

Phát 195,925 MW

7


Đồ án tốt nghiệp
2.3

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

Xây dựng các phương án
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đố của nó.

Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn
trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới
Trong thiết kế hiện nay, để chọn được sơ đồ tối ưu của mạng điện người ta sử dụng
phương pháp nhiều phưng án. Từ các vị trí đã cho của phụ tải và cá nguồn cung cấp, cần
dự kiến một số phương án và phương án tốt nhất sẽ được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án đó. Không cần dự kiến quá nhiều phương án. Sauk hi phân tích
tương đối cẩn thận có thể dự kiến 4 đến 5 phương án hợp lý nhật. Đồng thời cần chú ý
chọn các sơ đồ đơn giản. Các sơ đồ phức tạp hơn được chọn trong trường hợp khi các sợ
đồ đơn giản không thoản mãn được những yêu cầu kinh tế - kỹ thuật.
Những phương án để được lựa chọn để tiến hành so sánh về kinh tế chỉ là những
phương án thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật của mạng điện.
Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu đối với các mạng là độ tin cậy và chất lượng cao
của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để thực hiện yêu cầu về đọ tin cậy cung cấp
điện cho các hộ tiêu thụ loại I, ta phải sử dụng đường dây 2 mạch hoặc mạch vòng.

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

8

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp
8

9

7

S8

6

S7

S6

S9

5

HT

NĐ

S5

3

S3

4
2

S2

S4

S1

1

Phương án 1

8

9

7

S8

6

S7

S6

S9

HT

5

NĐ

S5

3

S3

4
S4

S2

2

S1

1

Phương án 2

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

9

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp
8

9

7

S8

S7

6
S6

S9

HT

5

NĐ

S5

3
S3

4
S4

S2

2

1
S1

Phương án 3

Phương án 4

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp
8

9

7

S8

6

S7

S6

S9

HT

5

NĐ

S5

3
S3

4
S4

S2

2

S1

1

Phương án 5

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

CHƯƠNG 3

3.1

TÍNH TOÁN CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN TỐI
ƯU

Phương án 1:

3.1.1

Chọn điện áp định mức của mạng điện:

Từ sơ đồ đi dây của phương án 1, ta xác định được chiều dài các đường dây từ nguồn
đến phụ tải dựa vào định lý Pitago với thông số mỗi ô là 10x10km
Đường

dây
l (km)

HT-9

HT-8

HT-5

HT-4

NĐ-5

NĐ-7

NĐ-6

NĐ-1

NĐ-2

NĐ-3

67,082

72,801

40

67,082

60

80,623

50

70,711

80,623

50

Bảng 3-1Chiều dài đường dây phương án 1
Công suất tác dụng từ nhà máy truyền vào đường dây NĐ-5 được tính như sau:
PN5 = PKT – Ptd – PN – ΔPN
Trong đó PKT: tổng công suất phát kinh tế của nhà máy điện = 255 MW
Ptd: công suất tự dùng trong NMĐ = 30 MW
PN: tổng công suất các phụ tải nối với NMĐ, trừ phụ tải 5

PN= P1 + P2 + P3 + P6 + P7 = 40,4 + 38,7 + 36,8 + 40,5 + 40,3 = 196,7 MW
ΔPN: tổn thất cs trên đường dây do NMD cung cấp (=5%PN)
PN 

5
.196, 7  9,835( MW)
100

 PN 5  255  30  196,7  9,835  18, 465( MW)
QN 5  PN 5 .tan   18, 465  0,54  9,971( MVAr)

=>công suất trên đường dây HT-5:
SHT 5  S5  SN 5  (36, 2  j19,548)  (18, 465  j9,971)  17,735  j9,577(MVA)

Điện áp định mức của đường dây được tính như sau:
P
U tt  4,34. l  16. (kV )
n

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

Vậy ta có: điện áp tính toán trên đoạn HT-9:
U HT 9  4,34. 67, 082  16.

36,9
 82, 61(kV )
2

Ta chọn Udm=110(kV)
Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại, ta có bảng sau:
Đường dây

CS truyền tải

l

Utt

Udm

S

(MVA)

(km)

(kV)

(kV)

HT-9

36,9 + j19,926

67,082

82,61

110

(MVA)
41,936

HT-8

38,6 + j20,844

72,801

84,78

110

43,868

HT-5

17,735 + j9,577

40

58,530

110

20,156

HT-4

40,1 + j21,654

67,082

85,475

110

45,573

NĐ-5

18,465 + j9,971

60

62.550

110

20,986

NĐ-7

40,3 + 21,762

80,623

87,127

110

45,8

NĐ-6

40,5 + j21,87

50

83,932

110

46,028

NĐ-1

40,4 + j21,816

70,711

86,137

110

45,914

NĐ-2

38,7+ j20,898

80,623

85,733

110

43,982

NĐ-3

36,8 + j19,872

50

80,542

110

41,823

Bảng 3-2 Điện áp trên các dây phương án 1
3.1.2
Chọn tiết diện dây dẫn
Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện ( Jkt ).
I
F  lv
kt J
kt

Trong đó : Ilv : Dòng điện làm việc chạy trên đường dây ( A )
I

lv



P2  Q2
max
max .103 ( A )
n. 3.U
dm

Pmax, Qmax : Công suất tác dụng và phản kháng lớn nhất trên đường dây .
n

: số mạch đường dây.(n=2)

Uđm : điện áp định mức ( kV).
Jkt

: Mật độ kinh tế của dòng điện ( A/mm² ). Ta chọn = 1,1

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Văn Điệp

Sau đó dựa vào tiết diện kinh tế đã được tính ở trên ta tiến hành chọn tiết diện theo tiêu
chuẩn : Fchọn ≥ Fkt
Đối với đường dây 110kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi thép cần
phải có tiết diện  70mm2

*Kiểm tra phát nóng của dây dẫn lúc sự cố.
Ta phải tính được dòng điện chạy trong dây dẫn của đoạn dây đó lúc sự cố đứt dây (Isc).
Sau đó so sánh trị số tính được với dòng điện cho phép chạy trong dây dẫn đó (Icp).
Vì là đoạn dây có lộ kép thì dòng điện khi sự cố bằng 2 lần dòng điện ở chế độ phụ tải
max.
Isc = 2.Imaxbt

+) Ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây HT-9:
S HT 9
41,936
.103 
.103  110, 054( A)
2. 3.U dm
2. 3.110
I
110, 054
 HT 9 
 100, 049( mm2 )
J kt
1,1

I HT 9 

FHT 9

Vậy ta chọn dây AC-120 có r0 = 0,27(Ω/km), x0 = 0,423(Ω/km)
b0 = 2,69.10-6, Icp=380(A)
Khi ngừng 1 mạch đường dây, Isc = 2.110,054 = 220,108 < Icp (TM)
+) Đối với đường dây NĐ-5:
S ND 5
20,985
.103 
.103  55, 072( A)
2. 3.U dm
2. 3.110
I
55, 072
 ND 5 
 50, 065( mm2 )
J kt
1,1

I ND 5 

FND 5

Vậy ta chọn dây AC-70 có r0 = 0,46(Ω/km), x0 = 0,44(Ω/km)
b0 = 2,58.10-6, Icp=265(A)
Khi ngừng 1 mạch đường dây, Isc = 2.55,072 < Icp =265 (TM)
+) Xét đường dây HT-5:
S HT 5
20,156
.103 
.103  52,895( A)

2. 3.U dm
2. 3.110
I
52,895
 HT 5 
 48, 086( mm2 )
J kt
1,1

I HT 5 

FND 5

Vậy ta chọn dây AC-70 có r0 = 0,46(Ω/km), x0 = 0,44(Ω/km)
b0 = 2,58.10-6, Icp=265(A)

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh
Lớp: Đ5H4

14