Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
PHần I: thiết kế lới đIện khu vực
Ch ơng 1:các lựa chọn kỹ thuật cơ bản
I. Phân tích nguồn và phụ tải.
I.1. Nguồn điện.
Khi thiết kế lới điện, việc đầu tiên là cần phải nắm bắt đợc thông tin về
nguồn và phụ tải. Do vậy, phải tiến hành phân tích những đặc điểm của
nguồn cung cấp điện và phụ tải. Trên cơ sở đó xác định công suất phát
của các nguồn cung cấp và dự kiến các phơng án nối dây sao cho đạt
đợc hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất.
Lới điện cần thiết kế gồm có hai nguồn cung cấp là hai nhà máy
nhiệt điện nằm cách xa nhau 180 km cung cấp điện cho 9 phụ tải.
Đối với các nhà máy nhiệt điện, các máy phát điện làm việc ổn định
khi phụ tảiP 70%P
đm
, khi phụ tải P < 30%P
đm
thì các máy phát ngừng
làm việc. Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thờng nằm
trong khoảng (80-85)%P
đm
.
Trong đó:
NĐI: Gồm 4 tổ máy
Mỗi tổ máy có công suất P
đm
= 50 MW
Hệ số công suất cos = 0,85
Tổng công suất của NĐI: P
NĐI
= 4x50 MW

max
= P
max
+ jQ
max
MVA
S
min
= P
min
+ jQ
min
MVA
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
1
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
1
2
3
4
5
6
7
8
9
29 + j17,98
18 + j11,16
38 + j23,56
29 + j17,98
18 + j11,16

kinh tế - kỹ thuật của mạng điện. Khi tăng điện áp định mức thì tổn thất
công suất và tổn thất điện năng sẽ giảm, nghĩa là giảm chi phí vận hành,
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
2
NĐI
NĐII
4
3
5
8
7
6
1
2
9
63,25km
60,83km
64,03km
100km
90km
90km
44,72km
60,83km
70,71km
63,25km
60,83km
100km
106,3km
53,85km
58,31km

=+=
U
kV
Tính tơng tự cho các phụ tải còn lại ta có bảng kết quả:
Bảng kết quả tính điện áp tính toán của các đờng dây:
Đờng dây
Chiều dài
km
Công suất tải
MVA
U tính toán
kV
NĐI-1 44,72 29 + j17,98 97,89
NĐI-2 100 18+ j11,16 85,49
NĐI-3 53,85 38 + j23,56 111,65
NĐI-4 63,25 29 + j17,98 99,65
NĐI-5 106,3 18+ j11,16 86,18
NĐII-6 90 38 + j23,56 114,66
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
3
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
NĐII-7 56,57 29 + j17,98 99,02
NĐII-8 70 18+ j11,16 82,12
NĐII-9 64,03 29 + j17,98 99,73
Vậy ta chọn điện áp định mức của mạng điện là U
đm
= 110 kV.
III.Các lựa chọn kỹ thuật:
1.Kết cấu lới:
Với thời gian sử dụng công suất cực đại T

Ngoài ra để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thờng, cần phải có dự
trữ công suất tác dụng trong hệ thống.
Cân bằng công suất tác dụng đợc thực hiện trong chế độ phụ tải cực đại
của hệ thống. Để đảm bảo cân bằng công suất tác dụng thì tông công suất
phát của các nhà máy điện phải lớn hơn hoặc bằng công suất yêu cầu:
P
F
P
yc
= m.P
ptmax
+ P
md
+ P
td
+ P
dt
Trong đó:
P
F
: Tổng công suất phát của 2 nhà máy điện I và II
P
F
= P
FI
+ P
FII
= 4.50 + 3.50 = 350 MW
P
yc

= 29 +18 +38 +29 +18 + 38 +29 +18 +29 =246 MW
P
md
: Tổng tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện, có thể lấy
bằng 10% tổng công suất cực đại của các phụ tải.
P
mđ
= 10.%P
PTmax
= 0,1.246 = 24,6MW
P
td
: Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện, có thể
lấy bằng 8% (tổng công suất cực đại của các phụ tải + tổn thất trong lới
điện):
P
td
=

%( P
max
+P
md
)

= 8%(246+24,6) = 21,648 MW
P
dt
: Tổng công suất dự trữ, lấy bằng công suất phát của tổ máy lớn
nhất, nếu nhỏ hơn (10-15)%P

+ Q
B
+ Q
L
- Q
C
+ Q
td
+ Q
dt
Trong đó:
Q
F
: Tổng công suất phản kháng do các nhà máy điện phát ra
Q
F
= Q
FI
+ Q
FII
= P
FI
.tg
FI
+ P
FII
.tg
FII
= 4.50.0,62 + 3.50.0,62 = 217 MVAr
m: hệ số đồng thời, lấy m = 1

B
= Q
C
Q
td
: Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện
Q
td
= P
td
.tg
td
= 21,648.0,75 = 16,236 MVAr
Q
dt
: Tổng công suất phản kháng dự trữ
Q
dt
= P
dt
.tg
F
= 50.0,62 = 31 MVAr
Suy ra: Q
yc
= 152,52 + 22,878 + 16,236 + 31 = 222,634 MVAr
Nh vậy Q
F
< Q
yc

=
18
634,516,11

= 0,307
cos
5
= 0,956
Bảng số liệu tính toán sơ bộ
Phụ tải
1 2 3 4 5 6 7 8 9
P
Max
29 18 38 29 18 38 29 18 29
cos
0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85
Q
Maxtb
17,98 11,16 23,56 17,98 11,16 23,56 17,98 11,16 17,98
Q
b
0 0 0 0 5,634 0 0 0 0
Q
Maxsb
17,98 11,16 23,56 17,98 5,526 23,56 17,98 11,16 17,98
cos
sb
0,85 0,85 0,85 0,85 0,956 0,85 0,85 0,85 0,85
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
6

- P
I-td
= 170 - 8%.170 = 156,4 MW
Công suất phát lên hệ thống của nhà máy điện II vào khoảng:
P
II-HT
= P
ptmax
+ P
ptmax
- P
I-HT
= 246 + 10%.246 - 156,4 = 114,2 MW
Công suất phát của nhà máy điện II vào khoảng:
P
II-F
= P
II-HT
+ P
II-td
= 114,2 + 8%.P
II-F
P
II-F
=
92,0
2,114
= 124,13 MW
Nh vậy nhà máy điện II sẽ phát vào khoảng
%100.

Fmin
= 2.50 +2.50 = 200 MW
P
Fmin
> P
ycmin
nên không bị thiếu công suất tác dụng
Trong chế độ này ta cho NĐI phát 74% công suất định mức của nó.
P
I-Fmin
=74%.100 = 74 MW
Công suất phát lên hệ thống của nhà máy điện I:
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
7
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
P
I-HTmin
= P
I-Fmin
- P
I-tdmin

= 74 - 8%.74 = 68,08 MW
Công suất phát lên hệ thống của nhà máy điện II vào khoảng:
P
II-HTmin
= P
PTmin
+ P
PTmin

Công suất phát lên hệ thống của nhà máy điện II:
P
II-HTsc
= P
II-Fsc
- P
II-tdsc

= 100 - 8%.100 = 92 MW
Công suất phát lên hệ thống của nhà máy điện I vào khoảng:
P
I-HTsc
= P
PTmax
+ P
PTmax
- P
II-HTsc
= 246 + 10%.246 - 92 = 178,6 MW
Công suất phát của nhà máy điện I vào khoảng:
P
I-F
= P
I-HT
+ P
I-td
= 178,6 + 8%.P
I-F
P
II-F

Sự cố I 194,13 178,6 97,07 4x50
II 100 92 100 2x50
II. Phơng pháp chung tính toán kỹ thuật các phơng án.
1. Phơng pháp chung tính chọn dây dẫn và các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Tiết diện dây dẫn của mạng điện cần phải đợc chọn sao cho chúng phù
hợp với quan hệ tối u giữa chi phí đầu t xây dựng đờng dây và chi phí về tổn
thất điện năng. Xác định quan hệ tối u này là vấn đề khá phức tạp và trở
thành bài toán tìm tiết diện dây dẫn tơng ứng với các chi phí qui đổi nhỏ
nhất. Nhng trong thực tế ngời ta thờng dùng giải pháp đơn giản hơn để xác
định tiết diện dây dẫn. Đó là phơng pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ
kinh tế của dòng điện. Để chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của
dòng điện trớc hết cần xác định J
kt
, sau đó tính tiết diện kinh tế theo công
thức:
F
kt
=
kt
J
I
Trong đó:
I: Dòng điện tính toán chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải lớn
nhất (A)
J
kt
: Mật độ kinh tế của dòng điện (A/mm
2
)
Trong đồ án này ta sử dụng dây dẫn trần, dây nhôm lõi thép, các phụ tải

Tính tổn thất điện áp trong chế độ bình thờng.
Công thức tính tổn thất điện áp từ nguồn đến phụ tải i:
%1 00.

dm
Di
jj
Di
jj
Di
ji
U
XQRP
UU


+
==

Trong đó:
U
i
: Tổn thất điện áp từ nguồn đến nút i
U
j
: Tổn thất điện áp trên đờng dây i
Di: Tập hợp các đờng dây nối nguồn với nút i
P
i
(MW), Q

SCmax
= max{U
iSC
}
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
10
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
III .Tính toán kỹ thuật cho các phơng án cụ thể:
1.Phơng án I
1.1:Sơ đồ nối dây.
1.2. Xác định tiết diện dây dẫn của các đoạn đờng dây.
Tính dòng công suất chạy trên đờng dây liên lạc:
P
I-6
= P
I-HT
- (P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
+P
1
+ P
2

+Q
5
)
= 156,4.0,62 - (76,206 + 15%.76,206) = 9,33 MVAr
P
II-6
= P
6
- P
I-6
= 38 11,2= 26,8 MW
Q
II-6
= Q
6
Q
I - 6
=23,56 9,33 =14,23 MVAr
Bảng tổng kết dòng công suất chạy trên các nhánh PAI:
Đoạn P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
I-1 29 17,98 29 +j17,98
I-2 18 11,16 18 +j11,16
I-3 38 23,56 38 +j23,56
I-4 29 17,98 29 +j17,98
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
11
NĐI
NĐII
4
3

.3.2
+
=
+

dm
II
U
QP
= 89,54 A
I
SC
= 2.I
I-1
= 179,08 A
F
kt
=
1
54,89
1
=

kt
I
J
I
= 89,54 mm
2
Vậy ta chọn dây AC-95 có F

dm
II
U
QP
= 55,57 A
I
SC
= 2.I
I-2
= 111,14 A
F
kt
=
1
57,55
2
=

kt
I
J
I
= 55,57 mm
2
Để đảm bảo điều kiện vầng quang ta chọn dây AC-70 có F
tc
= 70
mm
2
với I

=117,34 A
I
SC
= 2.I
I-
3

= 234,68 A
F
kt
=
1
34,117
3
=

kt
I
J
I
= 117,34 mm
2
Vậy ta chọn dây AC-120 có F
tc
= 120 mm
2

với I
CP
= 380 A > I

I
SC
= 2.I
I-4
= 179,08 A
F
kt
=
1
54,89
4
=

kt
I
J
I
= 89,54 mm
2
Vậy ta chọn dây AC-95 có F
tc
= 95 mm
2
với I
CP
= 330 A > I
SC
= 179,08A
Đoạn I - 5:
I

kt
=
1
41,49
5
=

kt
I
J
I
= 49,41 mm
2
Để đảm bảo điều kiện vầng quang ta chọn dây AC-70 có F
tc
= 70
mm
2
với I
CP
= 265 A > I
SC
= 98,82 A
Đoạn I - 6:
I
I-6
=
3
22
3

=

kt
I
J
I
= 38,25 mm
2
Để đảm bảo điều kiện vầng quang ta chọn dây AC-70 có F
tc
= 70
mm
2
với I
CP
= 265 A > I
SC
= 76,5 A
Đoạn II - 6:
I
II-6
=
3
22
3
2
6
2
6
10

I
= 79,63 mm
2
Vậy ta chọn dây AC-95 có F
tc
= 95 mm
2

với I
CP
= 330 A > I
SC
= 159,26 A
Đoạn II - 7:
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
13
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
I
II-7
=
3
22
3
2
7
2
7
10
110.3.2
98,1729

Vậy ta chọn dây AC-95 có F
tc
= 95 mm
2
với I
CP
= 330 A > I
SC
= 179,08 A
Đoạn II - 8:
I
II-8
=
3
22
3
2
8
2
8
10
110.3.2
16,1118
10
.3.2

+
=
+


= 265 A > I
SC
= 111,14 A
Đoạn II - 9:
I
II-9
=
3
22
3
2
9
2
9
10
110.3.2
98,1729
10
.3.2

+
=
+

dm
IIII
U
QP
= 89,54 A
I

(A) F
kt
(mm
2
) F
kt
(mm
2
) I
SC
(A) I
CP
(A)
I-1 29 +j17,98 89,54 89,54 95 179,08 330
I-2 18 +j11,16 55,57 55,57 70 111,16 265
I-3 38 +j23,56 117,34 117,34 120 234,68 380
I-4 29 +j17,98 89,54 89,54 95 179,08 330
I-5 18 +j5,526 49,41 49,41 70 98,82 265
I-6 11,12 +j9,33 38,25 38,25 70 67,5 265
II-6 26,8 +j14,23 79,63 79,63 95 159,26 330
II-7 29 +j17,98 89,54 89,54 95 179,08 330
II-8 18 +j11,16 55,57 55,57 70 111,16 265
II-9 29 +j17,98 89,54 89,54 95 179,08 330
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
14
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
1.3: Tính tổn thất điện áp trong chế độ bình thờng và sự cố:
Bảng thông số của các lộ đờng dây PAI
Đoạn l(km) F
tc

0
2
2
1111
1
12,3100
110
59,9.98,1738,7.29
100

%
=
+
=

+
=


dm
II
btI
U
XQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn I - 1.
0
0
2
2

110
22.16,112 3.18
100.

%
=
+
=
+
=


dm
II
btI
U
XQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn I - 2.
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
15
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
0
0
2
2
2222
2
9,10100
110

%
=
+
=
+
=


dm
II
btI
U
XQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn I - 3.
0
0
2
2
3333
3
9100.
110
)39,11.56,2327,7.38.(2
100
) (2
%
=
+
=



dm
II
btI
U
XQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn I - 4.
0
0
2
2
4444
4
02,9100
110
)57,13.98,1744,10.29.(2
100
) (2
%
=
+
=

+
=


dm

U
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
16
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn I - 5.
0
0
2
2
5555
5
4,9100
110
)39,23.16,1145,24.18.(2
100
) (2
%
=
+
=

+
=


dm
IIII
scII
U
XQRP

0
2
2
7777
7
08,8100
110
)13,12.98,1733,9.29.(2
100
) (2
%
=
+
=

+
=


dm
II
scI
U
XQRP
U
Tổn thất điện áp từ NĐII đến phụ tải 8:
0
0
2
2

)4,15.16,111,16.18.(2
100
) (2
%
=
+
=

+
=


dm
IIII
scII
U
XQRP
U
Tổn thất điện áp từ NĐII đến phụ tải 9:
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
17
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
0
0
2
2
9999
9
57,4100
110

%
=
+
=

+
=


dm
II
scI
U
XQRP
U
Tổn thất điện áp trên đờng dây liên lạc NĐI - 6 - NĐII:
Tổn thất điện áp từ NĐI đến phụ tải 6 trong chế độ bình thờng:
0
0
2
2
6666
6
44,3100
110
8,19.33,97,20.2,11
100

%
=

+
=


dm
IIIIIIII
btII
U
XQRP
U
Tổn thất điện áp từ NĐI đến phụ tải 6 khi sự cố đứt 1 mạch trên đoạn I-6:
0
0
2
2
6666
6
88,6100
110
)8,19.33,97,20.2,11.(2
100
) (2
%
=
+
=

+
=


−
dm
IIIIIIII
btII
U
XQRP
U
Khi sù cè mét tæ m¸y cña N§II th× dßng c«ng suÊt ch¹y trªn ®êng
d©y liªn l¹c:
P
I-6
= P
I-HTsc
- (P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
+ ∆P
1
+ ∆P
2
+ ∆P
3
+∆P

= 178,6.0,62 - (76,206 + 15%.76,206) = 23,095 MW
P
II-6
= P
6
- P
I-6
= 38 – 33,4 = 4,6 MW
Q
II-6
= Q
6
- Q
I-6
= 23,56 – 23,095 = 0,465 MVAr
⇒Tæn thÊt ®iÖn ¸p tõ N§I ®Õn phô t¶i 6 khi sù cè 1 tæ m¸y N§II:
0
0
2
2
6666
6
49,9100
110
8,19.095,237,20.4,33
100

%
=⋅
+

=∆
−−−−
−
dm
IIIIIIII
scII
U
XQRP
U
Khoa §iÖn-Trêng §HBK Hµ Néi
19
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
Bảng tổng kết tổn thất điện áp của phơng án I
Đoạn S(MVA)
R() X() U
bt
% U
sc
%
I - 1 29 +j17,98 7,38 9,59 3,12 6,24
I - 2 18 +j11,16 23 22 5,45 10,9
I - 3 38 +j23,56 7,27 11,39 4,5 9
I - 4 29 +j17,98 10,44 13,57 4,52 9,04
I - 5 18 +j5,526 24,45 23,39 4,7 9,4
I - 6 11,12 +j9,33 20,7 19,8 3,05 9,57
II - 6 26,8 +j14,23 14,85 19,31
5,56 11,12
II -7 29 +j17,98 9,33 12,13 4,04 8,08
II - 8 18 +j11,16 16,1 15,4 3,82 7,64
II - 9 29 +j17,98 10,57 13,73 4,57 9,14

II-9 29 17,98 29 +j17,98
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
21
NĐI
NĐII
4
3
5
8
7
6
1
2
9
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
Bảng tổng kết chọn dây dẫn cho phơng án II
Đoạn S (MVA) I
lv
(A) F
kt
(mm
2
) F
kt
(mm
2
) I
SC
(A) I
CP

.10
-6
(S/km)
R() X()
B/2.10
-6
(S)
I - 1
44,72 150 0,21 0,416 2,74 4,7 9,3 122,5
1 - 2
63,25 70 0,46 0,44 2,58 14,55 13,92 163,2
I - 3
53,85 185 0,17 0,409 2,84 4,58 11,01 152,9
3 - 5
58,31 70 0,46 0,44 2,58 13,41 12,83 150,4
I - 4 63,25 95 0,33 0,429 2,65 10,44 13,57 167,6
I - 6 90 70 0,46 0,44 2,58 20,7 19,8 232,2
II - 6 90 95 0,33 0,429 2,65 14,85 19,31 238,5
II -7 56,57 95 0,33 0,429 2,65 9,33 12,13 149,9
II - 8 70 70 0,46 0,44 2,58 16,1 15,4 180,6
II - 9 64,03 95 0,33 0,429 2,65 10,57 13,73 169,7
Bảng tổng kết tổn thất điện áp của phơng án II
Đoạn S(MVA)
R() X() U
bt
% U
sc
%
I-1
47+j29,14 4,7 9,3

Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
23
Đồ án tốt nghiệp thiết kế lới điện Hồ Tạ Tân Dơng HTĐ3 - K45
3.Phơng án III
3.1:Sơ đồ nối dây.
3.2. Xác định tiết diện dây dẫn của các đoạn đờng dây.
Bảng tổng kết dòng công suất chạy trên các nhánh PAIII
Đoạn P(MW) Q(MVAr) S(MVA)
I-1
47 29,14 47+j 29,14
1-2
18 11,16 18+j11,16
I-3 38 23,56 38+j 23,56
I-4
47 23,506 47+j 23,056
4-5
18 5,526 18 +j 5,526
I-6 11,2 9,33 11,12+j 9,33
II-6 26,8 14,23 26,8+j14,23
II-7 29 17,98 29 +j17,98
II-8 18 11,16 18 +j11,16
II-9 29 17,98 29 +j17,98
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
24
NĐI
NĐII
4
3
5
8

18 +j 5,526 49,41 49,41 70 98,82 265
I-6 11,12 +j9,33 38,25 38,25 70 67,5 265
II-6 26,8 +j14,23 79,63 79,63 95 159,26 330
II-7 29 +j17,98 89,54 89,54 95 179,08 330
II-8 18 +j11,16 55,57 55,57 70 111,16 265
II-9 29 +j17,98 89,54 89,54 95 179,08 330
3.3: Tính tổn thất điện áp trong chế độ bình thờng và sự cố:
Bảng thông số của các lộ đờng dây PAIII
Đoạn L(km) F
tc
(mm
2
)
r
0
(/km)
x
0
(/km)
b
0
.10
-6
(S/km)
R() X()
B/2.10
-6
(S)
I - 1
44,72 150 0,21 0,416 2,74 4,7 9,3 122,5

18 +j 5,526 14 13,38
2,69
Khoa Điện-Trờng ĐHBK Hà Nội
25