Đồ án môn học “Thiết kế mạng
lưới điện khu vực”

1
MỤC LỤC
Đồ án môn học “Thiết kế mạng lưới điện khu vực” 1
1
MỤC LỤC 2
2
Lời nói đầu
Quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá ở nước ta hiện nay đang diễn ra
hết sức mạnh mẽ.Trên khắp cả nước các khu trung tâm công nghiệp mới mọc
lên ngày càng nhiều. Điều này đỏi hỏi chúng ta phải xây dựng các mạng lưới
điện mới để truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ này.Thiết kế các mạng và
hệ thống điện là một nhiệm vụ quan trọng của các kỹ sư nói chung và đặc biệt
là các kỹ sư hệ thống điện.
Đồ án môn học “Thiết kế mạng lưới điện khu vực” giúp chúng ta vận dụng
những kiến thức đã học vào thực tế công việc. Tuy đây mới chỉ là đồ án môn
học nhưng nó đã trang bị những kỹ năng bổ ích cho đồ án tốt nghiệp đồng thời
nó cũng cho chúng ta hình dung ra một phần công việc thực tế sau này
Trong quá trình làm đồ án , em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy cô giáo trong bộ môn và các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy trên lớp.Em
xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lã Minh Khánh đã tận tình giúp đỡ em hoàn
thành đồ án này
Sinh viên
NGUYỄN VĂN BẮC
3
Mục lục
Chương 1:Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong hệ thống.
Chương 2:Dự kiến các phương án nối dây và so sánh các phương án về mặt
kỹ thuật.

Điện áp danh định của lưới điện
thứ cấp
10 KV
1.2 Cân bằng công suất tác dụng
Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện
năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thẻ tích luỹ điện năng
thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình
sản xuất và tiêu thụ điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn thất
công suất trong các mạng điện,nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa
công suất phát và công suất tiêu thụ.
Ngoải ra để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có sự 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 phát triển của hệ thống điện.
Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:
∑P
F
=∑P
YC
= m∑P
pt
+∑∆P +∑P
td
+∑P
dt
(1.2.1)
Trong đó :
∑P
F

bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng ,mà còn đối với cả
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 sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu
công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp
trong mạng điện sẽ tăng ,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp
trong mạng sẽ giảm.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ
trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản
kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:
∑Q
F
= ∑Q
yc
=m∑Q
pt
+∑∆Q
b
+∑Q
L
-∑Q
c
+∑Q
td
+∑Q
dt
(1.3.1)
Trong đó:
∑Q
F

pt
+ 15%∑Qpt (1.3.2)
Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau
Q =P* tgφ (1.3.3)
Từ cosφ= 0.85 ta suy ra tgφ= 0.62
Ta có bảng số liệu sau:
bảng 1.3.1:công suất phản kháng của các phụ tải
Các hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6
6
Q(MVAr) 22.31
1
18.59
2
21.69
1
12.39
5
16.73
3
24.7
9
Áp dụng công thức 1.3.2 ta có
∑Q
yc
= 1.15*(22.311+18.592+21.691+12.395+16.733+24.79)=133.988
MVAr
Ta lại có :∑Q
F
= ∑P
F

N
1

6
2
5
3

8
4
Hình 2.2.1 :sơ đồ mạng điện phương án 1
2.2.2 Tính điện áp vận hành của mạng điện
Điện áp vận hành của cả mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật ,cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện.
Điện áp định mức của cả mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố :công suất
của phụ tải ,khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện,vị trí
tương đối giữa các phụ tải với nhau,sơ đồ mạng điện
Điện áp định mức của mạng điện được chọn đồng thời với sơ đồ cung cấp
điện. Điện áp định mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị của
công suất trên mỗi đoạn đường dây trong mạng điện.
Có thể tính điện áp định mức của đường dây theo công thức kinh nghiệm
sau:
U
vhi
= 4.34*
Pili *16
+
(2.1)
Trong đó :
l

2.2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây
của phương án đã chọn
Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên
không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC). Đối với mạng
9
điện khu vực ,các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện
nghĩa là :
kt
kt
J
I
F
max
=
(2.2)
Trong đó :
I
max
: dòng điện chạy trên đường dây ở chế độ phụ tải cực đại,A;
J
kt
: mật độ kinh tế của dòng điện,A/mm
2

Với dây AC và Tmax =5000h ta tra bảng có được :
J
kt
= 1.1A/mm
2
Dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ phụ tải cực đại được tính

110*32
902.4066
Im
3
22
=
+
=
2
185
1.1
77.203
mmF
kt
==
Ta chọn F
tc=
185 mm
2
Đoạn 1-2
MVAjS 592.1830 +=
∗
Aax 62.9210*
110*3*2
592.1830
Im
3
22
=
+

Chọn F
tc
= 150 mm
2
Đoạn 3-4
AI 75.6110*
2*3*110
395.1220
3
22
max
=
+
=
2
13.56
1.1
75.61
mmF
kt
==
Chọn F
tc
= 70mm
2
Đoạn N-6
MVAjjjS 523.4167)79.2440()733.1627(
+=+++=
∗
AI 86.20610*

kt
78.75
1.1
36.83
==
Chọn F
tc
=70 mm
2
Từ tiết diện tiêu chuẩn của các đoạn đường dây đã chọn ,tra bảng 33 trong sách
mạng lưới điện 1 ta có dòng điện lâu dài cho phép chạy trên các đoạn đường
dây và tra bảng 6 cho ta điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn
đường dây đã chọn
11
Đoạn đường
dây
Kiểu dây
dẫn
I
cp
(A)
∗
S
MVA
R
0
(Ω/m) X
0
(Ω/m)
N-1 AC-185 510 66+j40.902 0.17 0.409

đường dây thứ i
r
i
, x
i
: điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ i

Trong chế độ sự cố , đối với mạng điện trong phương án này đều đường dây 2
mạch nên tổn thất điện áp trong chế độ sự cố (đứt một đoạn đường dây ) được
tính theo công thức :
∆Uisc =2*∆U
ibt
(2.5)
Đối với đoạn đường dây N-1
%2.8100*
110*2
71.70*409.0*902.4071.70*17.0*66
2
1
=
+
=∆
−
btN
U
Trong trường hợp ngừng một mạch trên đoạn đường dây N-1 ,ta có:
∆U
N-1sc
= 2*8.2=16.4%
Tính toán tương tự đối với các đoạn đường dây còn lại ta có bảng số liệu sau:

∆U
N-3-4 sc
=13.2+2.5=15.7 %
Đối với đoạn đường dây N-6-5
∆U
N-6-5
= 7.1+5.1=12.2 %
∆U
N-6-5sc
=14.2+5.1=19.3 %
Từ các kết quả trên nhận thấy rằng ,tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận
hành bình thường là:
∆U
N-6-5
=12.2%
Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố bằng :
∆U
N-6-5sc
= 19.3%
2.2.5 .Kiểm tra điều kiện phát nóng trong trường hợp sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là đứt một đoạn đưòng dây ,khi đó dòng điện sự cố sẽ gấp
đôi giá trị của dòng điện trong chế độ vận hành bình thường.
Tiết diện đã chọn sẽ thoả mãn nếu dòng điến sự cố vẫn nhỏ hơn dòng điện cho
phép
I
sc
≤ k*I
cp
(2.5)
Trong đó :

2.3.1 Sơ đồ nối dây
Hình 2.2.2 Sơ đồ nối dây phương án 2
Các số liệu tính toán cho phương án 2
Đoạn đường dây Công suất truyền tải
(MVA)
Chiều dài đoạn đường
dây (km)
N-1 66 + j 40.902 70.71
1-2 30+ j 18.592 41.23
14
N
1
2
3
4
5
6
N-3 55+ j 34.09 85.44
3-4 20+ j 12.395 41.23
N-5 27 + j 16.733 80.62
N-6 40 + j 24.79 60.83
Bảng 2.5 Số liệu tính toán của phương án
2.3.2 Chọn điện áp vận hành của mạng điện
Như đã trình bày ở phần trên ,chúng ta có thể lựa chọn điện áp vận hành chung
cho tất cả các phương án nối dây là 110kv.
2.3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn
Tính toán tương tự như đối với phương án 1, ta có tiết diện của các đoạn dây
dẫn được cho trong bảng 2.6:
Bảng 2.6 Tiết diện của các đoạn dường dây tính theo mật độ kinh tế của dòng
điện

truyền tải
I
max
(A) F
kt
(mm
2
)
F
tc
(mm
2
I
SC
(A) I
cp
(A)
N-1 66+j40.902 203.77 185.25 185 407.54 510
1-2 30+j18.592 92.6 84.2 95 185.2 330
N-3 55 +j34.09 169.81 154.37 150 339.62 445
3-4 20+j12.395 61.7 56.1 70 123.4 265
N-5 27+j16.733 83.4 75.78 70 166.8 265
N-6 40+j24.79 123.5 112.3 120 247 380
15
Bảng 2.7 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây của mạng điện
Từ bảng số liệu trên ta có tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây như sau
Đoạn đường dây N-1-2
∆U
bt
= 8.2+3.05=11.25 %

(MVA) dây(Km)
N-1 66+j 40.902 70.71
1-2 30+ j18.592 41.23
N-3 82 +j 50.82 85.44
3-4 20+ j 12.395 41.23
3-5 27+ j 16.733 70.71
N-6 40 + j 24.79 60.83
2.4.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng .
Áp dụng công thức 2.2 và 2.3 ta có bảng số liệu tính toán sau đây:
Đoạn
đường
dây
Công suất
truyền tải
I
max
(A) F
kt
(mm
2
) F
tc
(mm
2
) I
sc
(A) I
cp
(A)
N-1 66+j40.902 203.77 185.25 185 407.54 510

Từ bảng số liệu thu đựơc ta có :
Tổn thất diện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là:
∆U
btmax
= 12.26+5.7=17.96%
∆U
scmax
= 24.52+5.7=30.22%
Phương án này không thoả mãn yêu cầu.
2.5 Phương án nối dây thứ 4
2.5.1 Sơ đồ nối dây của phương án
17
N
2 3
4
5 6
2.5.2 Các thông số tính toán của phương án
Đoạn đường dây Công suất truyền
tải(MVA)
Chiều dài đoạn đường
dây(Km)
N-1 36+ j 22.31 70.71
N-2 30+ j 18.592 78.1
N-3 55+j 34.09 85.44
3-4 20+ j 12.395 41.23
N-5 27+ j 16.733 80.62
18
1
N-6 40+ j 24.79 60.83
2.5.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng

2.5.3 Tính tổn thất điện áp trong các đoạn đường dây
Sau khi tính toán ta có bảng số liệu sau đây.
Đoạn
đường
dây
Kiểu dây
dẫn
Chiều
dài
R
0
(Ω/km) X
0
(Ω/Km) ∆U
bt
(%) ∆U
sc
(%)
N-1 AC-95 70.71 0.33 0.429 6.27 12.54
N-2 AC-70 78.1 0.45 0.44 7 14
N-3 AC-150 85.44 0.21 0.416 9.08 18.16
3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.46 4.92
N-5 AC-70 80.62 0.45 0.44 6.5 13
N-6 AC-95 60.83 0.33 0.429 6 12
Từ bảng số liệu trên ta có :
Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế độ vận hành bình thường là
∆U
N-3-4bt
=9.08 + 2.46=11.54 %
Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện ở chế độ sự cố là :

666655
5
+=
++
++++
=
++
++
=
−−−
−−−
−
Dòng công suất chạy trên đoạn đường dây N-6 bằng:
MVAj
jj
lll
lSllS
S
NN
NN
N
01.2475.38
25.6383.6062.80
62.80*)733.1627()62.8025.63(*)79.2440(
*)(*
6655
555656
6
+=
++

−
Tiết diện dây dẫn bằng:
2
5-N
59.158
1.1
45.174
F mm==
Vậy ta chọn F
tc
= 150 mm
2
Vậy ta chọn dây dẫn AC-150
Dòng điện chạy trên đoạn đường dây N-6
AI
N
3.23910*
110*3
01.2475.38
3
22
6
=
+
=
−
Tiết diện dây dẫn :
2
5-N
51.217

Khi đó dòng diện sự cố chạy trên đoạn đường dây 5-6 là:
AI
sc
24710*
110*3
79.2440
3
22
65
=
+
=
−
I
5-6sc
< Icp vậy tiết diện đã chọn là phù hợp
Dòng diện sự cố chạy trên đoạn đường dây N-5
AI
scN
7.41310*
110*3
523.4167
3
22
5
=
+
=
−
<I

=
+
=
−
< I
cp
= 510 A
21
Vậy tiết diện đã cho là phù hợp
 Tính tổn thất điện áp trong mạch vòng đã xét
Bởi trong mạch vòng đã xét chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 6
Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế dộ vận hành bình
thường là:
%25.8100*
110
89.24*01.243411.10*75.38
%%
2
6max
=
+
=∆=∆
−N
UU
Khi ngừng đoạn N-5
Tổn thất điện áp trên đoạn N-6 là:
%27.14100*
110
89.24*523.413411.10*67
%

=∆
−
N
U
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-6 là:
%11.15100*
110
83.27*79.244625.28*40
%
2
65
=
+
=∆
−
U
Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là tổn thất điện áp khi đứt đoạn
đường dây N-6 và bằng:
∆U
maxsc
= 20.88+15.11=35.99 %
Tiết diện của các đoạn đường dây còn laị trong mạng điện được chọn tương tự
như trong phuơng án 4
Ta có bảng tóm tắt sau:
Đoạn
đường
dây
Công suất
truyền tải
I

đường
dây
dẫn dài
N-1 AC-95 70.71 0.33 0.429 6.27 12.54
N-2 AC-70 78.1 0.45 0.44 7 14
N-3 AC-150 85.44 0.21 0.416 9.08 18.16
3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.46 4.92
Sau khi tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cho phương án trên ta nhận thấy tổn thất
điện áp lớn nhất trong mạng điện là 35.99%
Như vậy phương án này không đạt yêu cầu kỹ thuật
KẾT LUẬN
Sau khi phân tích đánh giá các phưong án ta giữ lại 3 phưong án thoả mãn các
yêu cầu kỹ thuật đề ra đó là các phương án :
 Phương án 1
 Phương án 2
 Phương án 4
Các phương án này sẽ được so sánh về mặt kinh tế để chọn ra phương án tối ưu.
CHƯƠNG 3: SO SÁNH KINH TẾ CÁC PHƯƠNG ÁN
3.1 Đặt vấn đề
Vì các phương án so sánh của mạng điện có cùng điện áp định mức ,do đó
để đơn giản ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.
Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng để so sánh các phương án là các chi phí tính
toán hàng năm, được xác định theo công thức:
Z=(a
tc
+ a
vh
) K + ∆A*c (3.1)
Trong đó :
Z:hàm chi phí tính toán hàng năm

Trong đó :
τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h
∆P
imax
:tổn thất công suất trên đoạn đường dây thứ i khi công phụ
tải cực đại .Ta có công thức:
i
dm
ii
i
R
U
QP
P *
2
2
max
2
max
max
+
=∆
(3.4)
Trong đó :
P
imax
,Q
imax
: công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây
ở chế độ phụ tải cực đại

1
Tra bảng 8.39 sách “thiết kế các mạng và hệ thống điện”
Ta có k
o1
= 392*10
6
đ/km
Suy ra K
1
= 1.8*392*10
6
*70.71=49893*10
6
đ
Tính toán tương tự ta có bảng 3.1
Đoạn đường
dây
Kiểu đường
dây
Chiều dài k
0
(*10
6
đ) K
i
(*10
6
đ)
N-1 AC-185 70.71 392 49893
24

Đoạn đường
dây
Công suất
truyền tải
Chiều dài R
0
(Ω/km) ∆P
max
(MW)
N-1 66+ j40.902 70.71 0.17 2.99
1-2 3O+j 18.592 41.23 0.33 0.7
N-3 55+j34.09 85.44 0.21 3.1
3-4 20+j12.395 41.23 0.45 0.424
N-6 67+j41.523 60.83 0.17 2.65
6.5 27+j16.733 63.25 0.45 1.19
Bảng 3.2 Tổn thất công suất lớn nhất trên các đoạn đường dây
Tổng tổn thất công suất lớn nhất trong mạng điện ở chế độ phụ tải cực đại là :
∑∆P
max
= 2.619+0.7+3.1+0.424+2.65+1.19=11.054 MW
Xác định chi phí vận hành hàng năm
Z= (a
tc
+ a
vh
)*K + ∑∆P
max
*τ*c
= (0.125 +0.04)*192708*10
6

K
(*10
6
đ)
N-1 AC-185 66+j40.902 70.71 0.17 2.99 392 49893
1-2 AC-95 30+j18.592 41.23 0.33 0.7 224 16624
N-3 AC-150 55+j34.09 85.44 0.21 3.1 336 51674
3-4 AC-70 20+j12.395 41.23 0.45 0.424 168 12468
25