220 kV
110 kV
22 kV
HT
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN
  
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV VÀ THIẾT
KẾ MẠNG ĐIỆN 110kV DÙNG PHẦN MỀM
POWERWORLD SIMULATOR
GVHD: Th.S NGUYỄN HOÀNG MINH TUẤN
SVTH: NGUYỄN ĐINH THỊ KIM NGÂN
LỚP: BK09HTĐ
MSSV: 409BK043
Tp.HCM, Tháng 12/2013
Lời cảm ơn
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Minh Tuấn, nhờ sự tận tình
hướng dẫn của thầy đã giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Em xin gửi lời biết ơn đến quý thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM cũng như
quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử cùng quý thầy cô bộ môn Hệ Thống Điện đã tạo điều kiện để
em hoàn thành khóa học và luận văn này.
Xin cảm ơn tập thể lớp BK09 đã luôn ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học.
Dù em đã rất cố gắng để hoàn thành tốt luận văn, nhưng không thể tránh khỏi những sai
sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của quý thầy cô và các bạn.
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TP. Hồ Chí Minh, ngày… tháng …… năm 2013
Tóm tắt luận văn
Nội dung luận văn gồm 2 phần:
• Phần 1 là Thiết kế Trạm biến áp 220/110/22kV, trong phần này gồm có đồ thị phụ tải,
lựa chọn sơ đồ cấu trúc trạm biến áp và chọn phương án, chọn máy biến áp cho phương
án đã chọn, chọn sơ đồ nối điện cho trạm biến áp, tính toán tổn thất điện năng, tính toán
dòng điện ngắn mạch, tính toán kinh tế và chọn phương án tốt nhất, chọn khí cụ điện và
các phần dẫn điện, và kết thúc phần một là tự dùng trong trạm biến áp.
• Phần 2 là Thiết kế mạng điện 110kV dùng phần mềm PowerWorld Simulator, trong
phần này gồm có cân bằng công suất nguồn trong hệ thống điện và tính toán công suất
nguồn, đưa ra các phương án về mặt kỹ thuật, so sánh phương án về kinh tế, sơ đồ nối
dây chi tiết cho mạng điện và trạm biến áp, bù kinh tế trong mạng điện, tính toán cân
bằng chính xác công suất kháng và tính toán phân bố thiết bị bù cưỡng bức, tính toán
phân bố công suất trong mạng điện, điều chỉnh điện áp trong mạng điện, và cuối cùng
là tổng kết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện.
Danh sách hình vẽ
 Phần 1: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV
 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG
 SƠ ĐỒ MẶT CẮT
 Phần 2: Thiết kế đường dây 110kV dùng phần mềm PowerWorld Simulator
 SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CHO MẠNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
MỤC LỤC
Đề mục

Tự dùng S
td
= 0,5 MVA, cosφ = 0,82, sinφ = 0,57
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân Trang 9
Hệ thống
110 kV
22 kV
220 kV
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
1.2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÁC CẤP ĐIỆN ÁP
1.2.1 Đồ thị phụ tải điện áp cấp 110 kV
Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp 110kV
Bảng 1.1 Số liệu phụ tải cấp 110 kV
Thời gian S (MVA) P (MW) P
2
(MW) Q (MVA)
0 – 2 30 22,5 506,25 19,8
2 – 4 40 30 900 26,4
4 – 7 50 37,5 1406,25 33
7 – 10 60 45 2025 39,6
10 – 12 80 60 3600 52,8
12 – 15 60 45 2025 39,6
15 – 18 50 37,5 1406,25 33
18 – 21 70 52,5 2756,25 46,2
21 – 22 40 30 900 26,4
22 – 24 35 26,25 689,0625 23,1
Tổng 386,25 16214,0625 339,9
 Thời gian sử dụng công suất cực đại:
 Thời gian tổn thất công suất cực đại:
1.2.2 Đồ thị phụ tải điện áp cấp 22 kV

S
110 kV
(MVA)
S
22 kV
(MVA)
P
td
(MW)
Q
td
(MVar)
P
tổng
(MW)
Q
tổng
(Mvar)
S
tổng
(MVA)
0 – 2 22,5 + j19,8 16 + j12 0,41 0,285 38,91 32,085 50,43
2 – 4 30 +j26,4 16 + j12 0,41 0,285 46,41 38,685 60,42
4 – 7 37,5 +j33 16 + j12 0,41 0,285 53,91 45,285 70,41
7 – 10 45 + j39,6 24 + j18 0,41 0,285 69,41 57,885 90,38
10 – 12 60 + j52,8 32 + j24 0,41 0,285 92,41 77,085 120,34
12 – 13 45 + j39,6 32 + j24 0,41 0,285 77,41 63,885 100,37
13 – 15 45 + j39,6 24 + j18 0,41 0,285 69,41 57,885 90,38
15 – 16 37,5 + j33 24 + j18 0,41 0,285 61,91 51,285 80,39
16 – 18 37,5 + j33 20 + j15 0,41 0,285 57,91 48,285 75,40

HT
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
2.1.2 Phương án 2: Sử dụng MBA từ ngẫu
Hình 2.2 Sơ đồ nối điện phương án 2
Phương án này được sử dụng khi:
 Ưu điểm:
- Số lượng MBA ít (2 MBA), chiếm ít diện tích xây lắp.
- Giá thành thấp.
- Tổn hao trong MBA nhỏ vì không qua hai lần biến áp.
 Nhược điểm:
- MBA từ ngẫu chỉ chế tạo với điện áp .
- MBA từ ngẫu chỉ sử dụng khi điện áp cao và trung tính có nối đất.
2.1.3 Phương án 3: Sử dụng MBA ba cuộn dây
Hình 2.3 Sơ đồ nối điện phương án 3
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân Trang 15
HT
220 kV
110 kV
22 kV
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
Phương án này được sử dụng khi:

 Ưu điểm:
- Số lượng MBA chỉ có hai.
- Tổn hao trong MBA nhỏ vì không qua hai lần biến áp.
 Nhược điểm:
- MBA ba cuộn dây chỉ chế tạo với điện áp .
- Giá thành cao hơn so với MBA từ ngẫu.
- Khi công suất lớn, kích thước và trọng lượng MBA lớn nên gặp khó khăn khi chuyên chở, xây
lắp.

còn lại với khả năng quá tải sự cố có khả năng cung cấp đủ S
max
= 120,34 MVA
- Xem như máy biến áp đặt ngoài trời có
 Chọn máy biến áp có S
đmB
= 90 MVA
 Kiểm tra lại điều kiện quá tải:
Hình 3.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 220/110kV
Từ đồ thị phụ tải hàng ngày của cấp điện áp 220 kV ứng với MBA có S
đmB
= 90 MVA thời
gian quá tải là 11 giờ lớn hơn 6 giờ do đó MBA 90 MVA không cho phép.
Vậy chọn lại MBA có công suất lớn hơn là S
đmB
= 100 MVA khi đó có 2 vùng quá tải
không liên tục.
Bảng 3.1 Bảng tính hệ số các phụ tải
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân Trang 18
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
Có
2
vùng không liên tục có K > 1, xác định vùng có cực đại:
- Vùng từ 10h đến 13h:
- Vùng từ 19h đến 21h:
⇒ Vùng từ 10h đến 13h có cực đại.
⇒
⇒
⇒
Vậy máy biến áp có S

max
= 40,5 MVA
- Xem như máy biến áp đặt ngoài trời có
 Chọn máy biến áp có S
đmB
= 30 MVA
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân Trang 20
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
 Kiểm tra lại điều kiện quá tải sự cố:
Hình 3.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110/22kV
Từ đồ thị phụ tải hàng ngày của cấp điện áp 22 kV ứng với MBA có S
đmB
= 30 MVA thời
gian quá tải là 8 giờ lớn hơn 6 giờ do đó MBA 30 MVA không cho phép.
Vậy chọn lại MBA có công suất lớn hơn là S
đmB
= 32 MVA khi đó có 2 vùng quá tải
không liên tục.
Bảng 3.3 Bảng tính các hệ số phụ tải
Vùng (giờ) 0 – 7 7 – 10 10 – 13 13 – 16 16 – 19 19 – 21 21 – 24
20,5 30,5 40,5 30,5 25,5 40,5 20,5
0,64 0,95 1,27 0,95 0,8 1,27 0,64
0,41 0,90 1,61 0,90 0,64 1,61 0,41
7 3 3 3 3 2 3
2,87 2,7 4,83 2,7 1,92 3,22 1,23
Có 2 vùng không liên tục có K > 1, xác định vùng có cực đại:
- Vùng từ 10h đến 13h:
- Vùng từ 19h đến 21h:
⇒ Vùng từ 10h đến 13h có cực đại.
⇒

truyền tải trong chế độ này:
Chọn máy biến áp theo điều kiện quá tải sự cố:
 Chọn máy biến áp có S
đm
= 100 MVA
 Kiểm tra lại điều kiện quá tải sự cố:
Tương tự như điều kiện của MBA 3 pha 2 cuộn dây (do thông số giống nhau)
Vậy máy biến áp có S
đm
= 100 MVA thỏa các điều kiện quá tải sự cố
Bảng 3.5 Thông số của máy biến áp đã chọn (tra bảng trang 245 sách Thiết kế NMĐ &
TBA của thầy Huỳnh Nhơn).
Tổn thất (kW)
Cao
Trun
g
Hạ C/T C/H T/H C/T C/H T/H
100 230 121 38,5 11 31 19 0,5 75 260 260 260
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân Trang 22
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
CHƯƠNG 4
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện.
4.1 CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
4.1.1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn
Hình 4.1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn.
Sơ đồ có tất cả các phần tử (nguồn, tải) đều được nối vào thanh góp chung qua một máy
cắt. Hai bên máy cắt thường có hai dao cách ly, mạch MBA hai cuộn dây có thể không có dao
cách ly về phía MBA. Các dao cách ly này có nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi cần sửa chữa
máy cắt điện.

Hình 4.3 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp vòng
SVTH: Nguyễn Đinh Thị Kim Ngân Trang 24
Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22kV GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
Tất cả các phần tử được nối vào thanh góp vòng qua dao cách ly vòng (CL
V
), một máy
cắt vòng (MC
V
) cùng hai dao cách ly hai bên được nối liên lạc giữa thanh góp vòng với thanh
góp chính (Hình a).
Nhiệm vụ của MCv là để thay lần lượt cho máy cắt của bất kỳ phần tử nào khi cần sửa
chữa mà không cần phải ngừng cung cấp điện phần tử đó bằng cách đi vòng qua MC
V
, thanh
góp vòng và CL
V
.
Nếu có hai phân đoạn có thể thực hiện theo sơ đồ Hình b hoặc Hình c. Nhờ có MC
V
độ
tin cậy cung cấp điện tăng lên, tuy nhiên sơ đồ thêm phức tạp và tăng vốn đầu tư.
Sơ đồ này chỉ được thực hiện chủ yếu với điện áp cao, thường từ 110KV trở lên và số
đường dây nhiều.
4.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP ĐANG THIẾT KẾ
 Cấp 220 kV: Ta sử dụng sơ đồ một hệ thống thanh góp có máy cắt phân đoạn.
 Cấp 110 kV: Ta sử dụng sơ đồ một hệ thống thanh góp có máy cắt phân đoạn.
 Cấp 22 kV: Ta sử dụng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn và sử dụng máy cắt hợp
bộ.
Như trên ta đã chọn hai phương án sơ đồ cấu trúc là phương án qua MBA hai cuộn dây,
giảm dần từ điện áp cao xuống điện áp thấp và phương án sử dụng MBA từ ngẫu. Sau đây ta