Lời nói đầu
Điện năng là dạng năng lợng đợc sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực
hoạt động kinh tế và đời sống của con ngời. Nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao,
chính vì vậy chúng ta cần xây dựng thêm các hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp
điện cho các hộ tiêu thụ. Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các mạng điện và
các hộ tiêu thụ điện đợc liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện quá trình
sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Mạng điện là một tập hợp gồm có
các trạm biến áp, trạm đóng cắt, các đờng dây trên không và các đờng dây cáp. Mạng
điện đợc dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ
tiêu thụ.
Bản đồ án này bao gồm hai phần: Phần thứ nhất có nhiệm vụ thiết kế mạng điện
khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, một trạm biến áp trung gian và 10 phụ tải.
Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán ổn định của hệ thống vừa đợc thiết kế.
Nhờ sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cô giáo và mọi ngời quan tâm nên em đã
hoàn thành đồ án này. Tuy đã nỗ lực rất nhiều nhng do thiếu kinh nghiệm thực tế và
kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận
đợc các ý kiến đánh giá, chỉ bảo của các thầy cô giáo để em đợc mở rộng, nâng cao
kiến thức.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ
Thống Điện, đặc biệt là thầy giáo TS Nguyễn Lân Tráng đã tận tình giúp đỡ em trong
thời gian vừa qua. Em rất mong muốn sẽ tiếp tục nhận đợc sự giúp đỡ của các thầy, cô
giáo trong quá trình công tác sau này.
1
Mục lục
Trang
Lời nói đầu 1
Phần I 4
Chơng 1: cân bằng công suất tác dụng và phản kháng 4
trong hệ thống điện. xác định dung lợng bù
sơ bộ
1.1. Phân tích nguồn cung cấp điện và phụ tải. 4

chơng 7: Xác định điện áp ở các trạm biến áp. lựa 80
chọn phơng thức điều áp cho mạng điện
7.1. Xác định điện áp ở các trạm biến áp. 80
7.1.1. Chế độ phụ tải cực đại. 80
7.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu. 86
7.1.3. Chế độ sự cố. 92
7.2. Lựa chọn phơng thức điều áp cho mạng điện. 99
7.2.1. Phơng pháp chung lựa chọn đầu phân áp. 99
7.2.2. Tính toán cho các phụ tải. 99
chơng 8: tính toán chỉ tiêu kinh tế của mạng điện 114
8.1. Tính vốn đầu t xây dựng mạng điện. 114
8.2. Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong toàn mạng điện. 115
8.3. Tính giá thành tải điện. 115
phần 2 117
1.1. Khái niệm chung về ổn định. 117
1.2. Sơ đồ thay thế của hệ thộng điện. 117
1.3. Các thông số trong hệ đơn vị tơng đối. 117
1.4. Xác định các đờng đặc tính công suất. 119
1.5. Tính góc cắt
cắt
và thời gian cắt t
cắt
. 127
tài liệu tham khảo 130
Phần I
Chơng 1
Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng
trong hệ thống điện. Xác định sơ bộ dung l-
ợng bù.
1.1. Phân tích nguồn cung cấp điện và phụ tải.

)(354
10
1
maxmax
MWPP
i
==

Tổng công suất lúc phụ tải cực tiểu là:
)(4,212.6,0
10
1
maxmin
MWPP
i
==

4
HTĐ
TĐ
1
3
7
10
9
8
6
4
2
5

Nguồn thứ nhất là trạm trung gian có công suất vô cùng lớn, cos = 0,85 và
U
đm
= 220 kV.
Nguồn thứ hai là nhà máy thuỷ điện có thông số máy phát:
P = 4ì90 (MW)
cos = 0,85
U
đm
= 22kV
Ta thấy các phụ tải 5, 6, 7, 8, 9, 10 gần nhà máy thuỷ điện hơn do vậy thuận tiện
cho việc truyền tải công suất từ nhà máy thuỷ điện tới. Tổng công suất các phụ tải cực
đại lúc đó là:
)(216
10
5
max
MWP =

Nh vậy ta sẽ cho nhà máy thuỷ điện hoạt động với ba tổ máy và 80% công suất
định mức.
)(6,129
10
5
min
MWP =

Ta cho nhà máy thuỷ điện hoạt động với 2 tổ máy và 80% công suất định mức.
1.2. Cân bằng công suất trong mạng điện.
Nh ta đã biết điện năng do các nhà máy điện sản xuất ra trong hệ thống điện

md
: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đờng dây và máy biến áp.
P
td
: tổng công suất tự dùng của nhà máy điện.
5
P
dt
: tổng công suất dự trữ, P
dt
= 0 vì hệ thống điện có công suất vô
cùng lớn.
Do hệ thống điện có công suất vô cùng lớn nên ta không cần cân bằng công suất
tác dụng. Căn cứ vào việc phân tích nguồn cung cấp điện và vị trí phụ tải ta cho nhà
máy điện hoạt động với ba tổ máy, mỗi tổ phát 80% công suất định mức.
Công suất phát của nhà máy thuỷ điện:
P
FTĐ
= 0,8.3.90 = 216 MW
Công suất phụ tải cực đại:
P
max
= P
pt
= 354 MW
Tổng tổn thất công suất:
P
md
= 10%P
pt

FTĐ
.tg + P
FHT
.tg
Q
pt
: tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải.

tgPQ
QQ
ii
ipt
.
10
1
=
=

Q
pt
= 243,01 MVAr
Q
L
: tổng tổn thất công suất phản kháng trên các đoạn đờng dây của
mạng điện.
Q
C
: tổng công suất phản kháng do đờng dây sinh ra trong hệ thống
điện.
Trong khi tính toán sơ bộ, một cách gần đúng ta lấy Q

Q
F
= P
FTĐ
.tg
HT
+ P
FHT
.tg
HT
= 216.0,62 + 177,29.0,62 = 243,84 MVAr
Ta thấy Q
F
< Q
yc
nên ta cần bù sơ bộ.
6
Q
b
= Q
yc
- Q
F
= 282,84 - 243,84 = 39,04 MVAr
Khi bù sơ bộ ta u tiên bù những hộ ở xa, có cos thấp, đồng thời chỉ bù tới
cos = 0,9 ữ 0,95; còn thừa ta bù cho những hộ gần, có cos cao hơn, bù tới
cos = 0,85 ữ 0,9.
Công suất bù sơ bộ cho phụ tải thứ i đợc tính toán nh sau:
Q
bi

cos'
0,90 0,85 0,85 0,85 0,85 0,90 0,85 0,85 0,85 0,90
Q
b
(MVAr)
9,03 0 0 4,94 0 5,70 4,59 0 4,68 10,10
Q
max
'(MVAr)
16,47 16,12 24,80 23,56 18,60 20,34 21,66 21,70 22,32 18,40
7
Chơng 2
Dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện
so sánh các phơng án về mặt kỹ thuật.
2.1. Dự kiến các phơng án nối dây.
Từ việc phân tích các phụ tải và các nguồn điện ở chơng 1 ta thấy:
Các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loai 1 nên yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện
cao do đó phải sử dụng đờng dây lộ kép, hoặc mạch vòng để cung cấp điện cho các phụ
tải.
Các phụ tải 5, 6, 7, 8, 9, 10 gần nhà máy thuỷ điện do vậy sẽ đợc cung cấp
điện từ nhà máy. Các phụ tải 1, 2, 3, 4 ở gần hệ thống điện nên sẽ đợc cung cấp điện từ
hệ thống.
Để đảm bảo độ tin cậy và chế độ vận hành linh hoạt giữa nhà máy điện và hệ
thống điện ta sẽ sử dụng một đờng dây liên lạc, đờng dây này sử dụng lộ kép.
Khi dự kiến các phơng án nối dây phải dựa trên các u khuyết điểm của một số
loại sơ đồ của mạng điện cũng nh phạm vi sử dụng của chúng.
Từ những nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối dây nh sau.
2.1.1. Phơng án 1.
8
TĐ

10
9
8
6
4
2
5
HT§
2.1.4. Ph¬ng ¸n 4.
2.1.5. Ph¬ng ¸n 5.
10
T§
1
3
7
10
9
8
6
4
2
5
HT§
T§
1
3
7
10
9
8

5
HT§
2.1.8. Ph¬ng ¸n 8.
2.1.9. Ph¬ng ¸n 9.
12
T§
1
3
7
10
9
8
6
4
2
5
HT§
T§
1
3
7
10
9
8
6
4
2
5
HT§
2.1.10. Phơng án 10.

max
=
Trong đó:
F
i
: tiết diện dây dẫn.
I
imax
: dòng điện cực đại chạy trên đờng dây.
dm
i
Un
S
I
3
10.
3
max
max
=
S
max
: công suất lớn nhất truyền tải trên đờng dây.
n: số lộ đờng dây.
J
kt
: mật độ dòng kinh tế.
Với T
max
= 5500 h, tra bảng ta có: J

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P (MW) 34 26 40 38 30 42 35 35 36 38
Q (MVAr) 16,47 16,12 24,80 23,56 18,60 20,34 21,66 21,70 22,32 18,40
Cos
0,90 0,85 0,85 0,85 0,85 0,90 0,85 0,85 0,85 0,90
Để có thể sơ bộ loại một số phơng án mà không cần phải tính toán chi tiết ta có
thể dùng mômen phụ tải P.L để phân tích. Dùng mômen phụ tải có thể nói lên đợc khối
lợng kim khí máu và tổn thất điện năng trong mạng đó.
1. Tính toán các dòng công suất chạy trên các lộ đờng dây của từng trờng
hợp.
Phơng án 1.
Dòng công suất chạy trên đoạn TĐ-7 là:
S
TĐ-7
= S
TĐ
- [ 1,1(S
5
+ S
6
+ S
8
+ S
9
+ S
10
) + S
td
]
S

S
HT-2
= S
2
+ S
2-7
S
HT-2
= 47,99 + j18,79 MVA
14
Vậy dòng công suất chạy trên các lộ đờng dây của phơng án 1 là:
Nhánh L (km) S (MVA)
HT-1 68,8 34 + j16,47
HT-2 60,8 47,99 + j18,79
HT-3 67,2 40 + j24,8
HT-4 52,8 38 + j23,56
2 7 49,6 21,99 + j2,67
TĐ-5 68,8 30 + j18,6
TĐ-6 84,8 42 + j20,34
TĐ-7 49,6 13,01 + j18,99
TĐ-8 68,8 35 + j21,7
TĐ-9 38,4 36 + j22,32
TĐ-10 60,8 38 + j18,4
Tính toán tơng tự ta có trị số các dòng công suất chạy trên các lộ đờng dây của
từng phơng án nh sau:
Phơng án 2.
Nhánh L (km) S (MVA)
HT-1 68,8 74 + j41,27
1-3 56 40 + j24,8
HT-2 60,8 47,99 + j18,79

T§-6 84,8 42 + j20,34
T§-7 49,6 35 + j21,66
T§-8 68,8 35 + j21,7
T§-9 38,4 74 + j40,72
9-10 49,6 38 + j18,4
• Ph¬ng ¸n 5.
Nh¸nh L (km) S (MVA)
HT-1 68,8 34 + j16,47
HT-2 60,8 66 + j40,92
2-3 35,2 40 + j24,8
HT-4 52,8 38 + j23,56
HT-5 100,8 22,49 + j2,97
T§-5 68,8 7,51 + j15,63
T§-6 84,8 42 + j20,34
T§-7 49,6 35 + j21,66
T§-8 68,8 35 + j21,7
T§-9 38,4 74 + j40,72
9-10 49,6 38 + j18,4
• Ph¬ng ¸n 6.
Nh¸nh L (km) S (MVA)
HT-1 68,8 34 + j16,47
HT-3 67,2 66 + j40,92
3-2 35,2 26 + j16,12
HT-4 52,8 38 + j23,56
HT-5 100,8 22,49 + j2,97
T§-5 68,8 7,51 + j15,63
T§-7 49,6 35 + j21,66
T§-8 68,8 77 + j42,04
8-6 48,8 42 + j20,34
T§-9 38,4 36 + j22,32

HT-1 68,8 34 + j16,47
HT-2 60,8 26 + j16,12
HT-3 67,2 40 + j24,8
HT-4 52,8 38 + j23,56
HT-5 100,8 18,29 + j0,94
5-6 35,2 42 + j20,34
T§-5 68,8 53,71 + j38
T§-7 49,6 35 + j21,66
T§-8 68,8 35 + j21,7
T§-9 38,4 36 + j22,32
T§-10 60,8 38 + j18,4
• Ph¬ng ¸n 10.
17
Nhánh L (km) S (MVA)
HT-1 68,8 34 + j16,47
HT-2 60,8 66 + j40,92
2-3 35,2 40 + j24,8
HT-4 52,8 38 + j23,56
HT-5 100,8 18,29 + j0,94
5-6 35,2 42 + j20,34
TĐ-5 68,8 53,71 + j38
TĐ-7 49,6 35 + j21,66
TĐ-8 68,8 35 + j21,7
TĐ-9 38,4 74 + j40,72
9-10 49,6 38 + j18,4
2. Dùng mômen phụ tải để phân tích các phơng án.
Khối lợng kim khí màu sử dụng cho mạng điện là:

===


6,49.99,21
85,0
8,52.38
85,0
2,67.40
93,0
8,60.99,47
90,0
8,68.34
.
3
3
1
1
mV
UJ
V
kt
=












3
2
2
mV
UJ
V
kt
=












+++++
+++++
=
Phơng án 3:
)(90,549
85,0
6,49.36
88,0
4,38.74
9,0










+++++
+++++
=
Phơng án 4:
18
)(28,480
9,0
6,49.38
88,0
4,38.74
85,0
8,68.35
85,0
6,49.35
9,0
8,84.42
43,0
8,68.51,7
99,0
6,49.49,22
85,0

+++++
=
• Ph¬ng ¸n 5:
)(39,456
9,0
6,49.38
88,0
4,38.74
85,0
8,68.35
85,0
6,49.35
9,0
8,84.42
43,0
8,68.51,7
99,0
8,100.49,22
85,0
8,52.38
85,0
2,35.40
85,0
8,60.66
9,0
8,68.34
.
3
3
5

8,68.77
85,0
6,49.35
43,0
8,68.51,7
99,0
8,100.49,22
85,0
8,52.38
85,0
2,35.26
85,0
2,67.66
9,0
8,68.34
.
3
3
6
6
mV
UJ
V
kt
=






85,0
8,60.26
9,0
8,68.34
.
3
3
7
7
mV
UJ
V
kt
=












+++++
+++++
=
• Ph¬ng ¸n 8:

V
kt
=












+++++
+++++
=
• Ph¬ng ¸n 9:
)(82,425
9,0
8,60.38
85,0
4,38.36
85,0
8,68.35
85,0
6,49.35
82,0
8,68.71,53





+++++
+++++
=
• Ph¬ng ¸n 10:
19
)(95,464
9,0
8,60.38
88,0
4,38.74
85,0
8,68.35
85,0
6,49.35
82,0
8,68.71,53
9,0
2,35.42
1
8,100.29,18
85,0
8,52.38
85,0
2,35.40
85,0
8,60.66

)
Phơng án 1 423,65
Phơng án 2 498,31
Phơng án 3 549,90
Phơng án 4 480,28
Phơng án 5 456,39
Phơng án 6 489,08
Phơng án 7 419,58
Phơng án 8 508,89
Phơng án 9 425,82
Phơng án 10 464,95
Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta giữ lại các phơng án 1, 5, 7, 9, 10 để tính
toán chọn tiết diện dây dẫn, chọn U
dm
mạng điện và so sánh về mặt kỹ thuật.
3. Chọn U
dm
và tiết diện dây dẫn cho các phơng án 1, 5, 7, 9, 10.
Dựa vào công thức ở phần 2.2.2 và kết quả tính toán ở mục 1 phần 2.2.2 ta có
bảng tổng kết về lựa chọn điện áp và tiết diện dây dẫn cho mạng điện.
Phơng án 1.
Lộ
ĐD
L(km) n P(MW) Q(MVAr) U(kV) S(MVA) F(mm
2
) Loại dây
HT-1 68,8 2 34 16,47 107,44 37,78 99,15 AC-95
HT-2 60,8 2 47,99 18,79 124,93 51,54 135,26 AC-150
HT-3 67,2 2 40 24,80 115,41 47,06 123,50 AC-120
HT-4 52,8 2 38 23,56 111,56 44,71 117,33 AC-120

TĐ-6 84,8 46,67 2 AC-120 380 122,48 244,96 Thoả mãn
TĐ-7 49,6 23,02 2 AC-150 446 60,41 120,82 Thoả mãn
TĐ-8 68,8 41,18 2 AC-120 380 108,07 216,14 Thoả mãn
TĐ-9 38,4 42,36 2 AC-120 380 111,17 222,34 Thoả mãn
TĐ-10 60,8 42,22 2 AC-120 380 110,80 221,6 Thoả mãn
Nh vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố.
Phơng án 5.
Lộ
ĐD
L(km) n P(MW) Q(MVAr) U(kV) S(MVA) F(mm
2
) Loại
dây
HT-1 68,8 2 34 16,47 107,44 37,78 99,15 AC-95
HT-2 60,8 2 66 40,92 145,04 77,66 203,80 AC-185
2-3 35,2 2 40 24,80 112,77 47,06 123,50 AC-120
HT-4 52,8 2 38 23,56 111,56 44,71 117,33 AC-120
HT-5 100,8 2 22,49 2,97 93,15 22,69 59,55 AC-70
TĐ-5 68,8 2 7,51 15,63 59,66 18,25 47,89 AC-70
TĐ-6 84,8 2 42 20,34 119,39 46,67 122,48 AC-120
TĐ-7 49,6 2 35 21,66 107,15 41,16 108,02 AC-120
TĐ-8 68,8 2 35 21,70 108,83 41,18 108,07 AC-120
TĐ-9 38,4 2 74 40,72 151,74 84,46 221,65 AC-240
9-10 49,6 2 38 18,40 111,29 42,22 110,80 AC-120
Nh vậy với mạng điện này ta chọn cấp điện áp: U
dm
= 110 kV.
21
Kiểm tra lại dòng sự cố:
Lộ ĐD L(km) S(MVA) n Loại dây I

HT-3 67,2 2 40 24,80 115,41 47,06 123,50 AC-120
HT-4 52,8 2 38 23,56 111,56 44,71 117,33 AC-120
HT-5 100,8 2 18,99 0,81 87,30 19,01 49,89 AC-150
TĐ-6 84,8 2 42 20,34 119,39 46,67 122,48 AC-120
TĐ-7 49,6 2 46,01 39,45 121,66 60,61 159,06 AC-150
7-5 36,8 2 11,01 17,79 63,33 20,92 54,90 AC-150
TĐ-8 68,8 2 35 21,70 108,83 41,18 108,07 AC-120
TĐ-9 38,4 2 36 22,32 107,58 42,36 111,17 AC-120
TĐ-10 60,8 2 38 18,40 112,24 42,22 110,80 AC-120
Nh vậy với mạng điện này ta chọn cấp điện áp: U
dm
= 110 kV.
22
Kiểm tra lại dòng sự cố:
Lộ
ĐD
L(km) S(MVA) n Loại dây I
cp
(A)
I
lv
(A)
I
sc
(A)
Kết luận
HT-1 68,8 37,78 2 AC-95 336 99,15 198,30 Thoả mãn
HT-2 60,8 30,59 2 AC-95 336 80,28 160,56 Thoả mãn
HT-3 67,2 47,06 2 AC-120 380 123,50 247 Thoả mãn
HT-4 52,8 44,71 2 AC-120 380 117,33 234,66 Thoả mãn

Kiểm tra lại dòng sự cố:
Lộ ĐD L(km) S(MVA) n Loại dây I
cp
(A)
I
lv
(A)
I
sc
(A)
Kết luận
HT-1 68,8 37,78 2 AC-95 336 99,15 198,30 Thoả mãn
HT-2 60,8 30,59 2 AC-95 336 80,28 160,56 Thoả mãn
HT-3 67,2 47,06 2 AC-120 380 123,50 247 Thoả mãn
HT-4 52,8 44,71 2 AC-120 380 117,33 234,66 Thoả mãn
HT-5 100,8 18,31 2 AC-185 515 48,05 96,10 Thoả mãn
5-6 35,2 46,67 2 AC-120 380 122,48 244,96 Thoả mãn
TĐ-5 68,8 65,79 2 AC-185 515 172,65 345,30 Thoả mãn
TĐ-7 49,6 41,16 2 AC-120 380 108,02 216,04 Thoả mãn
TĐ-8 68,8 41,18 2 AC-120 380 108,07 216,14 Thoả mãn
TĐ-9 38,4 42,36 2 AC-120 380 111,17 222,34 Thoả mãn
TĐ-10 60,8 42,22 2 AC-120 380 110,80 221,60 Thoả mãn
Nh vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố.
Phơng án 10.
Lộ
ĐD
L(km) n P(MW) Q(MVAr) U(kV) S(MVA) F(mm
2
) Loại
dây

2-3 35,2 47,06 2 AC-120 380 123,50 247 Thoả mãn
HT-4 52,8 44,71 2 AC-120 380 117,33 234,66 Thoả mãn
HT-5 100,8 18,31 2 AC-185 446 58,13 116,26 Thoả mãn
5-6 35,2 46,67 2 AC-120 336 92,64 185,28 Thoả mãn
TĐ-5 68,8 65,79 2 AC-185 380 122,48 244,96 Thoả mãn
TĐ-7 49,6 41,16 2 AC-120 446 60,41 120,82 Thoả mãn
TĐ-8 68,8 41,18 2 AC-120 380 108,07 216,14 Thoả mãn
TĐ-9 38,4 84,46 2 AC-240 380 111,17 222,34 Thoả mãn
9-10 49,6 42,22 2 AC-120 380 110,80 221,6 Thoả mãn
Nh vậy các dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố.
2.3. Tính toán tổn thất điện áp cho mạng điện.
2.3.1. Phơng pháp tính toán tổn thất điện áp.
Sau khi chọn đợc dây dẫn ta sẽ tiến hành tính toán tổn thất điện áp trên các lộ đ-
ờng dây trong các chế độ vận hành bình thờng và sự cố.
Ta không xét trờng hợp sự cố xếp chồng.
Các bớc tính toán:
Tính điện trở và điện kháng của đờng dây theo công thức:
R = r
0
.l; X = x
0
.l ( đờng dây lộ đơn )
R =
2
1
r
0
.l; X =
2
1

UU
Chú ý nếu hộ tiêu thụ ở xa nhất dự kiến dùng máy biến áp điều áp dới tải
thì vì máy biến áp này có phạm vi điều chỉnh rộng nên có thể xét theo điều kiện sau:
%2520%%
%2015%%
max
max
ữ=
ữ=
sccpsc
btcpbt
UU
UU
25