Ch ơng I
Phân tích hệ thống,cân bằng công suất
và sơ bộ bù kỹ thuật
I - Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải :
1. Sơ đồ địa lý :
Dựa vào sơ đồ mặt bằng của hệ thống điện thiết kế và sơ đồ phân bố giữa các phụ tải và
nguồn cung cấp ta xác định đợc khoảng cách giữa chúng nh H1.1
SV:Nguyễn Hữu Sơn
1
2. Nguồn điện : Mạng gồm hai nguồn cung cấp :
a) Nhà máy I : Là nhà máy nhiệt điện có các thông số nh sau :
- Công suất đặt P
1
= 2
ì
100 = 200MW
- Hệ số công suất : cos = 0,85
- Điện áp định mức : U
đm
= 10,5kV
b) Nhà máy II : Là nhà máy nhiệt điện có các thông số nh sau :
- Công suất đặt P
2
= 2
ì
100MW
- Hệ số công suất : cos = 0,85
- Điện áp định mức : U
đm
= 10,5kV
3. Phụ tải : Các số liệu về phụ tải cho trong bảng 1 - 1

Điện áp thứ cấp (kV) 22 22 22 22 22 22 22 22
- Phụ tải cực tiểu : Pmin = 0,6P
max
- Thời gian sử dụng công suất cực đại T
max
= 5.500h
II - Phân tích nguồn và phụ tải :
SV:Nguyễn Hữu Sơn
2
Từ những số liệu trên ta có thể rút ra những nhận xét sau :
Trong hệ thống điện thiết kế có 2 nguồn cung cấp đó là : 2 nhà máy nhiệt điện,
khoảng cách giữa 2 nhà máy là 116.62km vì vậy cần phải có sự liên hệ giữa 2 nhà máy
điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi cần thiết, đảm bảo cho hệ
thống thiết kế làm việc bình thờng trong các chế độ vận hành.
Các phụ tải có công suất khá lớn và đợc bố trí xung quanh 2 nguồn cung cấp nên rất
thuận lợi cho việc cung cấp điện của 2 nhà máy nhiệt điện.
Các phụ tải 1;2;4;5;7;8 là hộ loại I, phụ tải 3 là hộ loại III với chế độ điều chỉnh
điện áp cho các phụ tải 4;5;6;7;8 là khác thờng. Còn các phụ tải 1;2;3 là thờng.
Tổng công suất của nguồn I là 200MW
Tổng công suất nguồn II là 200MW
Do khoảng cách giữa các nhà máy và giữa các phụ tải tơng đối lớn nên ta dùng đ-
ờng dây trên không để dẫn điện.
Các hộ loại I là phụ tải quan trọng nếu ngừng cấp điện có thể gây ảnh hởng xấu đến
an ninh, chính trị, xã hội, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Do vậy yêu cầu cung cấp điện phải
đảm bảo tính liên tục và ở mức độ cao nên ta phải thiết kế mỗi phụ tải đợc cung cấp bằng
đờng dây 2 mạch hoặc cung cấp theo mạch vòng kín.
Các hộ loại III là phụ tải không quan trọng khi mất điện không gây thiệt hại lớn nên
mỗi phụ tải chỉ cần cung cấp bằng đờng dây 1 mạch.
Đối với dây dẫn để đảm bảo độ bền cơ cũng nh yêu cầu về khả năng dẫn điện ta
dùng loại dây dẫn AC để truyền tải điện.

pt max
+
mđ
+ P
td
+ P
dt
Trong đó :
- P
f
: Là tổng công suất tác dụng định mức của các nhà máy điện.
Thay số vào ta có : P
f
= P
NĐI
+ P
NĐII
= 200 + 200 = 400MW
- m : Là hệ số đồng thời trong đồ án này lấy (m = 1)
-

8
1
P
ptmax
: Là công suất tác dụng của các phụ tải trong hệ thống ở chế độ cực đại.

8
1
P

P
mđ
= 5%
ì
241 = 12,05 MW
- P
td
: Là tổng công suất tác dụng tự dùng trong các nhà máy điện. Ta chọn :
P
td
= 10% (m

8
1
P
pt
+ P
mđ
)
P
td
= 0,1 (241 + 12,05) = 25,305 MW
- P
dt
: Tổng công suất tác dụng dự trữ trong hệ thống điện (bao gồm dự trữ sự cố,
dự trữ phụ tải, dự trữ bảo dỡng, tu sửa, dự trữ phát triển...)
P
dt
= P
f

1
Q
pt max
+ Q
B
+ Q
L
- Q
C
+ Q
td
+ Q
dt
Trong đó :
- Q
f
: Là tổng công suất phản kháng định mức của các nhà máy điện đợc tính nh
sau :
SV:Nguyễn Hữu Sơn
5
Q
f
= P
f
. tg
f
tg
f
đợc tính theo cos
f

ptmax
= 241
ì
0,48 = 115,68 MVAr
- Q
B
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp của hệ thống thờng
lấy
Q
B
= 15% Q
ptmax
= 0,15
ì
115,68 = 17,352 MVAr
- Q
L
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trên đờng dây của mạng điện.
- Q
C
: Tổng công suất phản kháng do dung dẫn của đờng dây cao áp sinh ra. Đối
với bớc tính sơ bộ, với mạng điện khu vực coi :
Q
L
= Q
C
- Q
td
: Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện.
Q

ì
0,62 = 62MVAr
Từ phơng trình cân bằng công suất phản kháng :
Q
f
+ Q
b
= m Q
pt
+ Q
B
+ Q
td
+ Q
dt
Thay số vào ta có : 248 + Q
b
= 115,68 + 17,352 + 18,98 + 62 = 214,012
Suy ra : Q
b
= 214,012 - 248 = - 33,988 MVAr
Vậy Q
b
< 0 nên ta không phải tiến hành bù sơ bộ công suất phản kháng cho mạng
thiết kế.
SV:Nguyễn Hữu Sơn
6
3 - Sơ bộ xác định ph ơng thức vận hành cho hai nhà máy :
a. Khi phụ tải cực đại :
Nếu cha kể đến dự trữ, tổng công suất yêu cầu của hệ thống là :

= P
yc
- P
f1
= 278,805 - 160 = 118,808 MW (chiếm 59,4% P
đmII
)
Trong đó tự dùng là :
P
td2
= P
td
- P
td1
= 25,305 - 16 = 9,305MW
b. Khi phụ tải cực tiểu :
Tơng tự ta có :
P
ycmin
= m P
ptmin
+ P
mđ
+ P
td
= 144,6 + 7,23 + 15,183
= 167,283 MW
Lợng công suất này chiếm 41,82% công suất phát định mức của 2 nhà máy. Khi
phụ tải cực tiểu do công suất yêu cầu thấp, nên cần phân bố lại công suất cho hai nhà
máy.

- P
td1
= 15,183 - 8 = 7,183 MW
c. Trờng hợp sự cố :
Ta xét trờng hợp sự cố 1 tổ máy bên nhà máy I trong khi phụ tải cực đại.
Theo tính toán và phân bố công suất cho từng nhà máy khi phụ tải cực đại nh trên,
ta thấy rằng nếu trớc khi sự cố, nhà máy I phát 80% P
đm
thì khi sự cố 1 tổ máy lợng công
suất nhà máy II phải phát tăng lên để gánh cho nhà máy I là 72MW, Công suất phát của
nhà máy NĐ
II
là :
P
f2
= P
yc
- P
f1
= 278,805 - 72 = 206,805 MW (lớn hơn P
đmII
)
Để đảm bảo các yêu cầu tối thiểu về kỹ thuật và kinh tế ta cần tìm ra phơng thức
vận hành hợp lý cho cả hai nhà máy.
Phơng thức vận hành mới sẽ là : Sau khi sự cố, nâng công suất phát của tổ máy còn
lại nhà máy I lên 100%P
đm
. Khi đó công suất còn phát lên lới của nhà máy I là :
P
vh1

- Phải đáp ứng đợc yêu cầu mở rộng phụ tải sau này.
- Cấp điện áp phù hợp với tình hình lới điện hiện tại và phù hợp với tình hình lới
điện quốc gia.
- Bảo đảm tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải trong quy phạm
U% =
100.
2
U
QXPR +
Từ công thức ta thấy điện áp càng cao thì U càng nhỏ, truyền tải công suất càng
lớn.
- Tổn thất công suất :
P =
R
U
QP
.
2
22
+
Khi điện áp càng cao thì tổn hao công suất càng bé, sử dụng ít kim loại màu (do I
nhỏ) tuy nhiên lúc điện áp tăng cao thì chi phí cho xây dựng mạng điện càng lớn và giá
thành của thiết bị tăng cao.
II - Tính toán cấp điện áp của mạng điện :
Điện áp định mức của mạng điện thiết kế đợc 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 xuất
trên mỗi đờng dây trong mạng điện đang thiết kế.
Từ sơ đồ hình tia cấp điện cho các phụ tải (theo phơng án 1). Từ bản đồ cấp điện đã
cho (theo tỷ lệ 1 đơn vị = 10km) ta tính đợc chiều dài mỗi đờng dây (theo tam giác
vuông). Rồi tính U của các nhánh đó theo công thức kinh nghiệm sau :

2) Tính điện áp vận hành trên đờng dây NĐI-2 :
U
NĐI-2
= 4,34
ì
2 2
16 4,34 44,72 16 35 106,72l P kV+ = + ì =
3) Tính điện áp vận hành trên đờng dây NĐI-3 :
U
NĐI-3
= 4,34
ì
3 3
16 4,34 78,1 16 10 66,97l P kV+ = + ì =
4) Tính điện áp vận hành trên đờng dây NĐI-4 :
U
NĐI-4
= 4,34
ì
4 4
16 4,34 82, 46 16 20 87, 07l P kV+ = + ì =
5) Tính điện áp trên đ-ờng dây NĐII-5 bằng :
NĐII-5 = 4,34
44,72 16 40 113,56kV+ ì =
6) Tính điện áp vận hành trên đờng dây NĐI-6 :
Nguồn I và II có công suất phát bằng nhau,do đó : P
NĐI-6
= P
NĐII-6
= 45:2 = 22,5 MW

NĐII-8 = 4,34
58,3 16 30 100,69kV+ ì =
Ta có bảng kết quả sau :
SV:Nguyễn Hữu Sơn
11
Bảng 2.1 - Kết quả tính toán điện áp của mạng điện
Lộ Đờng dây l
i
(km)
S (MVA)
U
i
(kV)
NĐI-1 41,23 25 + j12,1 91,16
NĐI-2 44,72 35 + j16,94 106,72
NĐI-3 78,1 10 + j4,84 66,97
NĐI-4 82,46 20 + j9,68 87,07
NĐI-6 58,3 22,5 + j10,89 88,76
NĐII-5 44,72 40 + j19,36 113,56
NĐII-6 50 22,5 + j10,89 87,88
NĐII-7 80 36 + j17,42 111,16
NĐII-8 58,3 30 + j14,52 100,69
Từ kết quả trong bảng trên ta thấy U thấp nhất tính đợc là 66,97kV và U cao nhất
tính đợc là 113,56kV. Để thuận tiện cho việc lựa chọn các phần tử của mạng điện ta chọn
điện áp định mức của mạng thiết kế là 110kV.
SV:Nguyễn Hữu Sơn
12
.
III: Dự kiến các ph ơng án nối dây của mạng điện, lựa chọn sơ bộ các
ph ơng án nối dây :

kt
j
I
max
Trong đó : - I
max
: Là dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ
tải cực đại (A)
- j
kt
: Là mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm
2
)
Với dây dẫn AC và T
max
= 5500h thì tra đợc j
kt
= 1A/mm
2
Dòng điện chạy trên đờng dây trong các chế độ phụ tải cực đại đợc xác định theo
công thức :
I
max
=
A
Un
S
dm
3
max