Đồ án: Thiết kế mạng lưới điện cho một
khu vực gồm
các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III
MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng
lượng của một quốc gia. Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công
nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng.
Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông nghiệp cũng như
các ngành sản xuất khác. Do nền kinh tế nước ta còn trong giai đoạn đang phát
triển và việc phát triển điện năng còn đang thiếu thốn so với nhu cầu tiêu thụ điện
nên việc truyền tải điện, cung cấp điện cũng như điện phân phối điện cho các hộ
tiêu thụ cần phải được tính toán kĩ lưỡng để vừa đảm bảo hợp lý về kĩ thuật cũng
như về kinh tế.
Đồ án môn học này đã đưa ra phương án có khả năng thực thi nhất trong việc
thiết kế mạng lưới điện cho một khu vực gồm các hộ tiêu thụ điện loại I và loại III.
Nhìn chung, phương án đưa ra đã đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của một
mạng điện.
Dù đã cố gắng song đồ án vẫn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế,
em rất mong nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy, để em có thể tự hoàn
thiện thêm kiến thức của mình trong các lần thiết kế đồ án sau này.
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, đặc
biết cám ơn thầy giáo Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ
án này.
Sinh viên
Hoàng Văn Ninh
Lời nói đầu
MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần vô cùng quan trọngtrong hệ thống năng lượng của một quốc gia.
Trong điều kiện nước ta hiện nay đang trong thời kì công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng
lại đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện năng là điều kiện tiên quyểt cho việc phát triển nền nông

2
1
2
8
,
8
4

k
m
3
2
,
9
8

k
m
5
0
,
6

k
m
32 km
22
,
63 km
2

m
4
0
,
7
9

k
m
1.1 Nguồn cung cấp.
Trong hệ thống có một nguồn cung cấp N. Nguồn cung cấp cho hệ thống là
nguồn có công suất vô cùng lớn. Nguốn có công suất lớn hơn rất nhiều so với nhu
cầu của phụ tải. Điện áp trên thanh góp của nguồn không thay đổi trong mọi
trường hợp làm việc của phụ tải, có đủ khả năng đáp ứng cho phụ tải.
1.2 Phụ tải.
Mạng điện khu vực thiết kế gồm có một nguồn và 6 phụ tải 1,2,3,4,5 và 6.
Trong đó các phụ tải 1,2,3,4,6 là các hộ tiêu thụ loại I nên sẽ được cung cấp bằng
đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục. Phụ tải 5 là hộ
tiêu thụ loai III nên sẽ được cung cấp điện bằng đường dây đơn.
Bảng 1.1 số liệu về các phụ tải của lưới điện
phụ tải thuộc hộ
loại
Smax
(MVA)
Smin
(MVA)
cosφ Tmax
(h)
UH (kV) ĐCĐA
1 I 50 24 0,85 4800 22 KT

4 33,15 + j20,55 39 22,1 + j13,7 26 I
5 23,8 + j 14,76 28 14,45 + j8,96 17 III
6 40,8 + j25,3 48 19,55 + j12,12 23 I
Tổng 203,15 + j125,96 239 114,75 + j71,15 135
1.3 Cân bằng công suất.
Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn
điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q
cho các hộ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử của hệ thống. Nếu sự
cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu
thụ bị phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh
tế hoặc làm tan vỡ hệ thống. Vì vậy ta cần phải cân bằng công suất.
1.3.1Cân 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 thể 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 tiêu thụ của các hộ tiêu thụ điện, kể cả tổn
thất công suất trong mạng điện, nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng công suất
giữa công suất phát và công suất tiêu thụ.
Ngoài 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 cuả hệ thống điện.
Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại
của hệ thống.
Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống :

6
1
F yc pt td dt

dt
P
∑
: là tổng công suất dự trữ trong mạng điện.
Trong tính toán sơ bộ ta lấy
6
1
15%
F pt pt
i
P P P
=
= +
∑ ∑ ∑
Theo bảng số liệu về số liệu phụ tải đã cho ở trên ta có :

6
1
15%
F yc pt pt
i
P P P P
=
= = +
∑ ∑ ∑ ∑

203,15 15%.203,15 233,62= + =
(MW)
Việc cân bằng công suất giúp cho tần số của lưới điện luôn được giữ ổn định.
1.3.2 Cân bằng công suất phản kháng.

: là tổng công suất phản kháng phát ra từ nguồn tới các phụ tải.
yc
Q
∑
:là tổng công suất yêu cầu của hệ thống.
6
1
pt
i
Q i
=
∑
: là tổng công suất phản kháng cực đại của phụ tải thứ i của
mạng có xét đến hệ số đồng thời ra ở đây m=1.
L
Q
∑
:là tổng công suất phản kháng trong cảm kháng của các đường
dây trong mạng lưới điện.
c
Q
∑
: Tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dâysinh
ra.
b
Q∆
∑
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các tram biến áp.
td
Q

(MVAr)
Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy tổng công suất phản kháng do nguồn
phát ra vừa đúng bằng lượng công suất phản kháng yêu cầu của hệ thống do đó ta
không phải tiến hành bù công suất phản kháng.
CHƯƠNG II : DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN. TÍNH TOÁN SƠ
BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.
2.1 Chọn điện áp định mức cho lưới điện.
a. Nguyên tắc chọn
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế,
cũng như các đặc trưng kĩ thuật của mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : công suất của
phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và nguồn cung cấp điện, vị trí tương đối
giữa các phụ tải với nhau và sơ đồ mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế được chọn đồng thời với sơ đồ
cung cấp điện. Điện áp đinh mức sơ bộ của mạng điện có thể xác định theo giá trị
của công suất trên mỗi đường dây trong mạng điện.
b. Chọn điện áp điện áp định mức.
Điện áp từ nguồn tới một phụ tải i bất kì được lựa chọn theo công thức kinh
nghiệm:

4,34 16
i i i
U l P= +

Trong đó:

i
U
là điện áp vận hành của đoạn dây thứ i (kV)


- Đảm bảo an toàn.
Để thực hiện yêu cầu về độ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I cần
đảm bảo dự phòng 100% trong mạng điện, đồng thời phải dự phòng đóng tự động.
Vì vậy để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại I cần sử dụng đường dây hai
mạch hay mạch vong.
Trên cơ sở phân tích những đặc điểm của nguồn và phụ tải ta có các
phương án sau :
2. Phương án 1
3. Phương án 2. 4. Phương án 3.
5. Phương án 4.
6. Phương án 5.

2.3 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp trong mạng điện.
Cách thức chọn tiết diện dây dẫn.
Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên
không. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC), Đồng thời các dây
dẫn thường được đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tuỳ theo địa hình
đường dây chạy qua. Đối với các đường dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình
học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m).
Đối với mạng điện cao áp do công suất lớn, chiều dài đường dây lớn dẫn đến
tiết diện đường dây lớn từ đó chi phí cũng lớn theo. Mắt khác mạng điện cao áp có
khả năng điều chỉnh điện áp , phạm vi điều chỉnh rộng do đó điều kiện về tổn thất
điện áp không quan trọng bằng điều kiện kinh tế.
Vì vậy khi chọn tiết diện dây dẫn ta chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện
(Jkt).

axm

, A
Trong đó :
n: là số mạch của đường dây (đường dây một mạch n=1 ; đườngdây hai
mạch n=2) ;
Udm: là điện áp định mức của mạng điện, kV ;
Smax: là công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA.
Dựa vào tiết diện dây dẫn tính được theo công thức trên, ta tiến hành chọn tiết
diện tiêu chuẩn gần nhất và kiểm tra các điều kiện về sự tạo thành vầng quang,độ
bền cơ của đường dây và phát nóng trong các chế độ sau sự cố.
-Đối với đường dây 110 kV, để không xuất hiện vầng quang các dây nhôm lõi
thép cần phải có tiết diện
2
70F mm≥
.
-Độ bền cơ học của đường dây trên khôngt thường được phối khợp với các
điều kiện về vầng quang nên không cần phải kiểm tra điều kiện này.
-Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sư cố
cần phải có điều kiện sau :

.
sc cp
I k I=
trong đó :
Isc là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố ;
Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn ;
k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k = 0,8 ;
Số liệu về các dòng công suất được ở bảng 1.1.
Sau đây ta tính cho từng phương án :
Cách thức tính tổn thất điện áp.
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ được đặc trưng bằng tần số của dòng

dm
ibt
ibt
dm
PR Q X
U kV
U
U
U
U
+
∆ =
∆
∆ =
(2.4)
Trong đó :
Pi, Qi là công suất chạy trên đường dây thứ i .(Theo bảng 1.2)
Ri, Xi là điện trở và điện kháng của đường dây thứ i.(Theo bảng thông số
đường dây của các phương án).
Đối với đường dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên
đường dây bằng :
∆U
i sc
% = 2 ∆U
i bt
%
Sau đây ta sẽ tính cụ thể cho từng phương án:
1. Phương án 1.
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN.
a.chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây N1.

Như vậy ta chọn tiết diện dây dẫn gần nhất
120
tc
F =

2
mm

Chọn dây dẫn AC-120 có Icp = 380A ở nhiệt độ ngoài trời.
Khi sự cố nặng nề nhất là đứt một dây, dây còn lại phải chịu một dòng điện là:
1 1 ax
2 2.131,22 262,44
sc N m
I I= = =
(A)
Ta thấy
0.8
sc cp
I I<
thoả mãn điều kiện phát nóng.
120
tc
F =

2
mm
thoả mãn điều kiện tổn thất vầng quang
Như vậy chọn dây dẫn AC-120 cho lộ N1.
b. Chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây N2.
Ta có:

I A=
ở nhiệt
độ ngoài trời.
Khi có sự cố:
2 ax
2. 225,7 0,8 264( )
N m cp
Isc I I A= = < =
(thoả mãn điều kiện phát nóng cho
phép).
2
2
70
N
F mm>
nên thoả mãn điều kiện tổn thất vầng quang.
Như vậy ta chọn dây dẫn AC-95 cho lộ N2.
c. Đường dây N3.
3 3
3 ax
3 ax
31
.10 .10 81,35( )
. 3. 2. 3.110
m
N m
dm
S
I A
n U

4 ax
39
.10 .10 102,35( )
. 3. 2. 3.110
m
N m
dm
S
I A
n U
= = =
2
4 ax
4
102,35
93,05( )
1,1
N m
N
KT
I
F mm
J
⇒ = = =
Chọn tiết diện dây dẫn gần nhất _dây dẫn loại AC-95 có
330( )
cp
I A=
Khi có sự cố:
4 ax

F mm
J
⇒ = = =
Chọn dây dẫn có tiết diện là AC-120 có
380( )
cp
I A=
ở nhiệt độ ngoài trời.
( thoả mãn các điều kiện tổn thất vầng quang và phát nóng).
f. Đường dây dẫn N6.
3 3
6 ax
6 ax
48
.10 .10 125,97( )
. 3. 2. 3.110
m
N m
dm
S
I A
n U
= = =
2
6 ax
6
125,97
114,52( )
1,1
N m

X
n
= Ω
Từ kết quả tính trên ta có bảng thông số đường dây của phương án 1.
Lộ Loại dây L
(km)
0
r
(Ω/km)
0
x
(Ω/km)
6
0
.10b
−
(S/km)
R (Ω) X (Ω) B
6
10
−
S
N1 AC-120 40,79 0,27 0,423 2,69 5,51 8,63 219,45
N2 AC-95 43,08 0,33 0,429 2,65 7,11 9,24 228,32
N3 AC-70 46,65 0,45 0,44 2,58 10,5 10,26 240,71
N4 AC-95 32 0,33 0,429 2,65 5,28 6,86 169,6
N5 AC-120 50,6 0,27 0,423 2,69 13,66 21,4 136,11
N6 AC-95 28,84 0,33 0,429 2,65 4,76 6,19 152,85
TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP.
*.Tổn thất điện áp trên đường dây N1.

∆ = = =
Khi có chế độ sự cố lúc đó tổn thất điện áp trên đường dây N1 là :
1 1
1 1
2. 2.4, 2 8,4( )
% 2. % 2.3,82 7,64%
sc bt
N N
sc bt
N N
U U kV
U U
∆ = ∆ = =
∆ = ∆ = =
*. Tương tự đối với các đường dây N2, N3, N4, N5, N6
Ta có bảng tính toán tổn thất điện áp của phương án 1 như sau :
Lộ N1 N2 N3 N4 N5 N6
ax
%
bt
m
U
∆
3,82 3,88 3,67 2,61 5,3 2,9
ax
%
sc
m
U∆
7,64 7,76 7,34 5,22 10,6 5,8

=
=
Điện áp định mức của mạng điện:
Công suất trên đoạn N1 và N4:

1 1 2
4 4 5
79,05 49,01
56,95 35,31
N
N
S S S j
S S S j
= + = +
= + = +
(MVA)
Công suất trên đoạn 1-2 và 4-5:

1 2 2
4 5 5
36,55 22,66
23,8 14,76
S S j
S S j
−
−
= = +
= = +
(MVA)
Chọn tiết diện dây dẫn cho lộ N1:

Ta chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất
2
240
tc
F mm=
Chọn dây dẫn loại AC-240 có
605( )
cp
I A=
ở nhiệt độ ngoài trời.
Khi có sự cố:
1 ax
2. 2.244,06 488,12( ) . 0,8.605( )
sc N m cp
I I A k I A= = = < =
Như vậy chọn dây dẫn loại AC-240 là hợp lý (thoả mãn điều kiện phát nóng
cho phép và điều kiện tổn thất vầng quang).
Chọn tiết diện dây dẫn cho lộ N4:
2 2
3 3
4max
4max
2
4 ax
4
56,95 35,31
I .10 .10 175,83( )
3. 2 3.110
175,83
159,85( )

sc N m cp
I I A k I A= = = < =
Như vậy chọn dây dẫn loại AC-185 là hợp lý (thoả mãn điều kiện phát nóng cho
phép và điều kiện tổn thất vầng quang).
Từ kết quả tính toán trên ta có bảng thông số đường dây của phương án 2.
Lộ Loại
dây
L
(km)
0
r
(Ω)
0
x
Ω/km
6
0
.10b
−
(S/km)
R (Ω) X (Ω)
B
6
10
−
S
N1 AC-240 40,79 0,131 0,401 2,85 2,67 8,18 232,5
1-2 AC-95 24 0,33 0,429 2,65 3,96 5,15 127,2
N3 AC-70 46,65 0,45 0,44 2,58 10,5 10,26 240,71
N4 AC-185 32 0,17 0,409 2,82 2,72 6,54 180,48

P R Q X
U
U
+
∆ =
+
=
=
1 2 1 2 1 2 1 2
1 2
2
2
.
% .100
36,55.3,96 22,66.5,15
.100
110
2,16%
bt
dm
P R Q X
U
U
− − − −
−
+
∆ =
+
=
=

=>
.4.5 4 4 5
% % %
3,19 2,37 5,56%
bt bt bt
N N
U U U
−
∆ = ∆ + ∆
= + =
Khi có sự cố trên đường dây N-4-5 :
Ta có :

.4.5 4 1 2
4 4 5
% % %
2. % %
2.3,19 2,37 8,75%
sc sc bt
N N
bt bt
N
U U U
U U
−
−
∆ = ∆ + ∆
= ∆ + ∆
= + =
Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổn thất điện áp của phương án 2 như sau :

Chọn điện áp định mức cho đoạn 4-5 tương tự như phương án 2.
Xác định dòng công xuất chạy trên các đoạn đường dây dẫn trong mạng điện kín
N-1-2-N:
Để xác đinh dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vòng N-
1-2-N ta cần giả thiết rằng mạng điện là đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây
đều có cùng một tiết diện.
Dòng công suất chạy trên đoạn N-1 bằng:
( )
.
1 1 2 2 2 2
1
1 2 1 2
1
1
.( ) .
(42,5 26,35)(24 43,08) (36,55 22,66)43,08
24 40,79 43,08
41,07 25,44
N N
N
N N
N
N
S l l S l
S
l l l
j j
S
S j MVA
−

41,07 25,44 (42,5 26,35)
1,43 0,91( )
N
S S S
S j j
S j MVA
−
−
−
= −
= + − +
= − −
Như vậy trong mạng điện kín N-1-2-N nút 1 là nút phân công suất.
Tính dòng điện và chọn tiết diện dây dẫn cho mang điện kín N-1-2-N:
Chọn tiết diện cho đoạn N1.
2 2
3 3
1max
1max
2
1 ax
1
41,07 25,44
I .10 .10 253,57( )
3. 1. 3.110
253,57
230,52( )
1,1
N
N

2
37,98 23,57
I .10 .10 234,61( )
3. 1. 3.110
234,61
213, 28( )
1,1
N
N
dm
N m
N
kt
S
A
n U
I
F mm
J
+
= = =
= = =
Ta chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất
2
240
tc
F mm=
Chọn dây dẫn loại AC-240 có
605( )
cp