LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng
quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh
tế, đời sống sinh hoạt, nghiên cứu khoa học…
Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại
hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất
lượng. Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch
tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện
năng.Mặt khác, để đảm bảo về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ
thống truyền tải, phân phối điện năng hiện đại, có phương thức vận hành tối ưu
nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũng như kinh tế. Xuất phát từ điều đó,
bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảng đường, mỗi sinh viên ngành Hệ
thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế điện cho mạng điện khu
vực. Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng ta hiểu biết tổng quan nhất về mạng
lưới điện khu vực, hiểu biết hơn về những nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ
thống điện như xác định hướng và các thông số của các đường dây, chọn hệ
thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc tổ chức và điều khiển hệ
thống, tổng vốn đầu tư và các nguồn nguyên vật liệu để phát triển năng lượng …
Chúng em xin chân thành cảm ơn đến thầy Phạm Văn Hòa, cùng toàn thể
các thầy cô trong khoa Hệ thống Điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn
thành bản đồ án.
Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2012.
SINH VIÊN
Trịnh Quốc Việt
1
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC GỒM MỘT NGUỒN ĐIỆN
VÀ MỘT SỐ PHỤ TẢI KHU VỰC
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
*********
I – SƠ ĐỒ ĐỊA LÝ:
1.1. Những số liệu nguồn cung cấp.

S
max
= P
max
+ jQ
max.
S
min
= P
min
+jQ
min.
T
max
= 5000h (thời gian sử dụng công suất cực đại).
II- Phân tích nguồn và phụ tải
2.1 Nguồn điện
Ta sử dụng nguồn có công suất vô cùng lớn:
- Nguồn công suất vô cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực không thay
đổi về biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó
- Công suất nguồn lớn (5÷7) lần công suất tải.
2.2 Phụ tải
- Các hộ phụ tải loại I,II là những hộ quan trọng, vì vậy phải dự phòng
chắc chắn. Mỗi phụ tải phải được cấp điện bằng một lộ đường dây kép và hai
máy biến áp làm việc song song để đảm bảo cấp điện liên tục cũng như đảm bảo
chất lượng điện năng ở một chế độ vận hành. Khi ngừng cấp điện có thể làm
hỏng sản phẩm, hư hại thiết bị gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động của phụ tải.
- Các hộ phụ tải loại III là các hộ phụ tải ít quan trọng hơn nên để giảm
chi phí đầu tư ta chỉ cần cấp điện bằng một đường dây đơn và một máy biến áp.
- Yêu cầu điều chỉnh điện áp.

m – Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( với m = 1 )
∑∆P – Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến á,có
thể tính gần đúng bằng 5% của m∑P
pt
;
-Từ đó ta có :
m∑P
pt =
160 MW; ∑∆P= 5%.160= 8 MW
P
trạm
= m∑P
pt
+∑∆P = 160 + 8 = 168 MW
2.Cân bằng công suất phản kháng
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong trường hợp này như sau:
Q
trạm
+
Q
∑
b
= m∑Q
pt
+ ∑∆Q
B
(1.6)
Trong đó :
Q
trạm

4
∑∆Q
B
– Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp ,có giá trị
khoảng 15% của m∑Q
pt
;
-Từ đó ta có :
tgφ
trạm
=
85,0
85,01
2
−
= 0,62 ; Q
trạm
= 0,62.168 = 104,16
∑Q
pt
= ∑Q
max
; ∑∆Q
B
= 15%* ∑Q
max
= 0,15 . 99,15 = 14,873
Q
∑
b

Pi - công suất lớn nhất trên đường dây thứ i(MW).
Ta có bảng số liệu:
5
Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng điện áp tải điện trong khoảng (78-110)
chọn điện áp định mức cho mạng điện là U
đm
= 110kV.
2.2 Dự kiến các phương án nối dây.
Mạng điện thiết kế gồm 1 nguồn điện và 6 phụ tải, trong đó có 2
phụ tải loại I , 2 phụ tải loại II , 2 phụ tải loại III. Các phương án nối dây dựa
vào các yếu tố sau:
+ Vị trí nguồn và phụ tải.
+ Đảm bảo chất lượng điện năng, kinh tế.
+ Đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và linh hoạt.
Ta có thể đưa ra các phương án như sau:
Phương án I:
6
Phụ tải
Smax
(MVA)
Pmax
(MW)
li
(km)
Ui
(kV)
U đm
(kV)
1
20+j12.39 20

kt
=
kt
J
I
max
. (*)
Với I
max
là dòng điện cực đại trên đường dây trong chế độ làm việc bình
thường, được xác định theo công thức:
I
max
=
dm
i
Un
S
.3
max
×
=
dm
22
.U3n
QiPi
×
+
Trong đó :
J

Theo điều kiện:
I
sc max
< k. I
cp.
Trong đó :
I
cp
- dòng điện cho phép của dây dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất và
tiết diện của dây.
k - hệ số quy đổi theo nhiệt độ K
hc
= 0.8 ứng với nhiệt độ là 25
o
c.
Đối với đường dây kép : I
sc max
= 2.I
bt max
< 0.8 I
cp.
Đối với đường dây đơn khi có sự cố sẽ dẫn đến mất điện.
2.4 Tiêu chuẩn tổn thất điện áp
Các mạng điện 1 cấp điện áp đạt tiêu chuẩn kĩ thuật nếu trong chế độ phụ
tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường và
chế độ sự cố nằm trong khoảng sau đây:
%15%10
max
−=∆
bt


×
∑+∑
dm
iiii
U
XQRP
%
P
i
,Q
i
là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây thứ
i (MW, MVAr).
R
i
, X
i
là điện trở tác dụng và điện kháng của đường dây thứ i(
Ω
).
2.5 Tính toán cụ thể từng phương án
Phương án I
10
1. Sơ đồ :
2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn
a - Đoạn đường dây N-1
• Chọn tiết diện dây dẫn.
I
max N-1

và dòng điện
cho phép I
cp
=265A.
- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:
F
tc
=70mm
2

≥
70 mm
2
( thỏa mãn điều kiện).
- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: vì đoạn N-1 là đường dây kép nên
khi hỏng một đường thì đường còn lại vẫn phải làm việc bình thường.
Do đó dòng điện trong chế độ sự cố phải nhỏ hơn hệ số k nhân với
dòng điện cho phép của dây dẫn:
I
sc
= 2.I
bt max
= 2.61,74 = 123,48 (A)
I
sc
< 0,8.I
cp
= 212A ( thỏa mãn điều kiện ).
• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây.
Với loại đường dây AC- 70 ta có: r

2
1
0,44.36,05=7,931(
Ω
).
- Tổn thất điện áp ở chế độ bình thường :
11
∆U
1bt
% =
100
2
1111

×
+
đm
U
XQRP
=
=×
+
100
110
73,7.39,12292,8.20
2
2,183%
- Tổn thất điện áp ở chế độ sự cố : 
∆U
1sc

I
max
=
=
1,1
995,246
224,541
Chọn dây dẫn loại AC-300 có tiết diện chuẩn là 300mm
2
và dòng điện cho
phép I
cp
= 690A.
- Kiểm tra theo điều kiện vầng quang: dây dẫn đã chọn có:
F
tc
=300mm
2
> 70 mm
2
( thỏa mãn điều kiện).
- Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : vì đoạn N-6 là đường dây đơn nên
khi xảy ra sự có sẽ dẫn đến mất điện, không tính đến I
sc
.
• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây.
Với loại đường dây AC- 300 ta có: r
o
=0.108
Ω

2
1111

×
+
đm
U
XQRP
=
=×
+
100
110
765,8.3,9414,2.20
2
5,188%
- Không tính đến tổn thất điện áp ở chế độ sự cố .
Các đoạn dây còn lại tính tương tự, ta có các bảng số liệu tính toán.
Bảng chọn tiết diện dây dẫn
12
Bảng kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn
Theo số liệu tính toán bảng trên,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện
phát nóng.
13
đoạn
đường
dây
số lộ
l
(km)

N-6 1 22,36
40+j24.79
246,995
4
224,541 AC-300 0,108 0,392
Đoạn đường
dây
Imax Isc k,I
cp
(A)
N-1 61,741 123,484 212
N-2 61,741 123,848 212
N-3 185,2396 370,479 408
N-4 108,059 216,117 264
N-5 46,316 92,633 212
N-6 246,9954 493,991 552
Bảng tính tổn thất điện áp

Theo bảng trên ta thấy:
∆U
bt max
%= 6,122 < 10%
∆U
scmax
% = 7,93 < 20% (thỏa mãn điều kiện)
Vậy phương án I đạt yêu cầu kĩ thuật.
Phương án V
1. Sơ đồ :
14
Đoạn đường

)(
3434
3
3
.
334
4
.
++
++++
=
++
++
−−−
−−−
jj
LLL
LSLLS
NN
NN
= 41,51+j25,722 (MVA).
Công suất trên đoạn N-3.

.
S
N-3
=
.
S
4

=
dm
U
S
.3
max
=
đm
U
QP
.3
2
max
2
max
+
=
110.3
69,2135
22
+
.10
3
=108,059 (A)
F
kt
=
kt
J
I

4
.
3
.
SS +
=(30+j18,59)+(35+j21,69)=65+j40,28 (MVA)
I
scN-4
=
dm
N
U
S
.3
max3
−
=
110.3
10.28,4065
322
+
=401,357 A
I
sc N-4
= 401,357 A < 0,8I
cp
(thỏa mãn điều kiện)
b- Đoạn đường dây N-3
I
max

hợp vận hành sự cố :
+ trường hợp sự cố đoạn 4-3
+ trường hợp sự cố đoạn N-4
Khi có sự cố đoạn N-4,công suất chạy trên đoạn còn lại là:

4
.
−N
S
=
3
.
−N
S
=65+j40,28 (MVA)
I
scN-3
= I
scN-4
=401,357 A
I
sc N-3
= 401,357 < 0,8 I
cp
(thỏa mãn điều kiện)
c- Đoạn đường dây 3-4
I
max
=
3

I
sc
=
3
22
10.
110.3
69,2135 +
=108,0259 A < 0,8I
cp
Các đoạn đường dây còn lại được chọn ở phương án I , ta có bảng số liệu sau

Đoạn
đường
dây
số lộ
l
(km)
Smax
(MVA)
Imax
(A)
Fkt Loại dây
ro
(
km
Ω
)
xo
(

17
N-2 61,741 12,484 212
N-3 185,2396 370 484
N-4 216,118 432,235 484
N-5 46,31 92,633 212
N-6 246,9954 493,991 552
3-4 40,109 80,217 212
Theo số liệu tính toán bảng trên ,các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện
phát nóng.
• Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây
Tính tổn thất điện áp trên đoạn đường dây kín N-3-4-N
Loại AC-240 có r
o
=0,131
Ω
/km, x
o
=0,401
Ω
/km
- Điện trở điện kháng đường dây N-3
R=
.
1
n
r
o.
l = 1. 0,131. 58,31=7,638(
Ω
).

/km, x
o
=0.429
Ω
/km
- Điện trở điện kháng đường dây 3-4
R=
.
1
n
r
o.
l = 1.0,46. 28,284=13,011(
Ω
).
X =
n
1
x
o
.l =1. 0,44.28,284= 12,445(
Ω
).
* Tổn thất điện áp lúc bình thường:
Xét đoạn N-3:
∆U
btN-3
% =
%100
3

+
−−−
−
đm
NNN
U
XQR
P
N
=
%329,4%100.
110
68,13.722,25142,4.51,41
2
=
+
18
Xét đoạn 3-4
∆U
bt3-4
% =
%100
43
2
434343

×
+
−−−
−

−−−−
+
+
+++
=
%100.
110
445,12.59,18001,13.30
%100.
110
68,13).59,1869,21(142,4).3035(
22
+
+
+++
=11,914%
Trường hợp sự cố trên đoạn N-4 :
∆U
scN-3-4
% =
%100.%100.
).().(
2
43.443.4
2
343343
đm
NN
U
XQRP

∆U
bt
% ∆U
sc
%
N-1 8,2 7,9 2,183 7,93
N-2 5,56 0,87 1,885 8,72
N-3 7,638 23,382 4,302 11,914
N-4 4,142 12,68 4,329 17,883
N-5 6,11 18,71 5,73 17,9
N-6 6,12 9,59 3,91
3-4 13,011 12,445 1,112
19
Theo bảng trên ta thất tổn thất điện áp lớn nhất trên đoạn đường dây kín N-3-4
∆U
bt max
%=4,329 < 10%
∆U
sc max
% =17,883 < 20% (thỏa mãn điều kiện)
Vậy phương án 5 đạt yêu cầu kĩ thuật.
Bảng tổng kết tổn thất điện áp của 2 phương án
Phương
án
∆U
bt
% ∆U
sc
%
1 6,122 8,72

= 4% =0,04
K: vốn đầu tư xây dựng đường dây
K = x.ΣK
0i
.l
i
= ΣK
i

K
0i
: chi phí cho 1 đường dây nhánh thứ i, tiết diện F
i
.
l
i
: chiều dài chuyên tải thứ i ,(km)
Với đường dây đơn x= 1, đường dây kép x=1,6
∆A: tổn thất điện năng , (kWh)
∆A = Σ∆P
max
.τ =

max)max(
6
1
2
22
i
i

C: giá điện năng tổn thất, C = 700đ/1kWh.
Giá dây dẫn:

Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 AC-240 AC-300
Giá
(10
6
đ/ km)
405 489 534 615 683 772 969
Tính toán cụ thể như sau:
a. Phương án 1
Từ phương pháp tính ở trên ta lập được bảng số liệu sau:
Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây :
ΣK
i
= 156802,1 .10
6
(đ)
Tổng tổn thất công suất toàn hệ thống :
Σ∆P
max
=3,235 (MW)
Tổng tổn thất điện năng :
21
Đường
dây
Số lộ
li
(km)
Loại dây x

6
+11034,6.700.10
3
=3,36.10
10
(đ)
b. Phương án 2
bảng số liệu tính toán

Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây
ΣK
i
= 187765,2.10
6
(đ)
Tổng tổn thất công suốt toàn hệ thống :
Σ∆P
max
=3,298(MW)
Tổng tổn thất điện năng:
∆A =Σ∆P
max
. τ = 3,298. 3411 =11248,8(MWh)
Theo công thức (1) hàm chi phí tính toán:
Z=(0,125+0,04). 187765,2.10
6
+11248,8.700.10
3
= 3,89.10
10

N-3 1 58,31 AC-240 1 772 45015,32 30 21,69 9,91 1,122
N-4 1 31,622 AC-240 1 772 39059,49 35 25,97 5,22 0,819
N-5 2 31,622 AC-70 1,6 405 20491,06 15 9,3 5,22 0,134
N-6 1 22,360 AC-300 1 969 21666,84 40 24,79 2,41 0,441
3-4 1 28,284 AC- 70 1 405 11455,02 6,51 4,002 13,011 0,063
Tổng 187765,2 3,298
Bảng tổng kết tính toán các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của các phương án
Phương án
∆U
bt%
∆U
sc
%
K
(10
6
đ)
Z
(10
10
đ)
I 6,122 8,72 156802,4 3,36
II 4,329 17,883 187765,2 3,89
Kết luận: phương án I là phương án tối ưu nhất đảm bảo về kinh tế và kĩ
thuật.mặt khác phương án đó là phương án đơn giản cả về sơ đồ nối dây cũng
như về bố trí thiết bị bảo vệ rơle,máy biến áp, máy cắt…các phụ tải không liên
quan đến nhau,nên khi có sự cố ở một phụ tải sẽ không ảnh hưởng đến các phụ
tải khác,Vì vậy phương án I là phương án tối ưu nhất.
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
BỐ TRÍ KHÍ CỤ VÀ THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH

1
1
=
ϕ
COS
P
= 23,529(MVA)
S
1B
≥
4,1
529,23
= 16,807 (MVA)
⇒ Chọn 2 MBA có công suất định mức là S
đm
=25(MVA).
23
b- Phụ tải 6
P
1
= 40 (MW) , cosϕ
1
= 0,85
S
1max
=
85,0
40
1
6

40
4 I 35 0,85 41,476
32
5 II 15 0,85 17,647
16
6 III 40 0,85 47,058
63
3.1.2 Chọn loại MBA

3.2 Bố trí thiết bị và khí cụ điện trên sơ đồ nối điện chính.
24
phụ
tải
số
lộ
Loại máy
Biến áp
Số liệu kĩ thuật Số liệu tính toán
U
đm
(kV)
U
n
(%)
∆P
n
(kW)
∆P
0
(kW)

6 1
TPDH
63000/110
115 22 10,5 260 59 0,65 0,87 22 410
Do đa phần phụ tải là các hộ tiêu thụ loại I,II nên để đảm bảo cung cấp
điện an toàn và liên tục ta sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp là việc song
song.Khi vận hành một thanh góp vận hành còn một thanh góp dự trữ.
MCLL
Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp
Đối với các trạm cuối ta có 2 trường hợp:
- Phụ tải loại III : Ta dùng sơ đồ bộ đường dây-máy biến
MC1
MC2
MBA
ĐD
Sơ đồ bộ đường dây máy biến áp
- Phụ tải loại I,II :ta dùng sơ đồ cầu
25