Lêi nãi ®Çu
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Mục lục
Chơng mở đầu
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
2
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
chơng mở đầu
Phân tích đặc điểm của các nguồn cung cấp và các phụ tải.
I.Nguồn cung cấp điện.
Nguồn điện đợc lấy từ thanh cái cao áp của nhà máy điện. Điện áp trên
thanh cái cao áp khi phụ tải cực đại bằng 110 %, khi phụ tỉa cực tiểu bằng 105
%, khi sự cố nặng nề bằng 110 % điện áp danh định của mạng. Hệ số công suất
trung bình trên thanh góp cao áp là cos=0,85.
Công suất tác dụng và phản kháng dự trữ cũng nh công suất tự dùng của
nhà máy điện coi nh không xét đến.
II. Các phụ tải điện.
Trong hệ thống điện thiết kế có 6 phụ tải. Tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu
thụ laọi I, hệ số cos=0,80. Thời gian sử dụng phụ tải cực đại là T
max
=5000 h.
Các phụ tải đều có ywu cầu điều chỉnh điện áp khác thờng. Điện áp danh định
của lới điện thứ cấp của các trạm hạ áp là 22 kV. Phụ tải cực tiểu bằng 50 % phụ
tỉa cực đại . Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại là m=1.
Kết quả tính giá trị công suất của các phụ tải trong chế độ phụ tải cực đại
và cực tiểu ghi trong bảng 1.
Phụ tải
maxmaxmax
jQPS +=

MVA

trình cân bằng công suất tác dụng có dạng:
P
NĐ
=mP
max
+P+P
td
+P
dt
Trong đó:
P
NĐ
-Công suất tác dụng phát ra từ nguồn, ở đây là công suất tác dụng lấy
ra từ thanh cái cao áp của nhà máy, MW.
m-Hệ số xuất hiện đồng thời các phụ tải cực đại (m=1).
P
td
, P
dt
-Công suất tự dùng của nhà máy và công suất dự trữ trong hệ thống,
MW. Nh trên đã trình bày thì P
td
=P
dt
=0.
P- Tổng tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống điện gồm tổn thất
công suất trên đờng dây và tổn thất trong trạm biến áp, MW.
P
max
- Tổng công suất tác dụng của các phụ tải, MW.

Trong đó:
Q
NĐ
- Công suất phản kháng do nhà máy phát ra, MVAr
ở đây Q
NĐ
chính là công suất phản kháng lấy ra từ thanh cái cao áp của nhà máy
và:
Q
NĐ
=P
NĐ
.tg với P
NĐ
=180,6 MW, cos=0,85.
Q
NĐ
=180,6.0,6197=111,9250 Mvar
Q
b
- Công suất phản kháng của các thiết bị bù, MVAr
Q
b
>0: Đặt các thiết bị là cần thiết
Q
b
<0: Không cầ thiết đặt các thiết bị bù
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
4
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú

dt
=0.
Vậy ta có :
111,9250+Q
b
=129+19,35
Q
b
=36,4250 MVAr
Do đó phải đặt các thiết bị bù trong hệ thống có tổng công suất Q
b
=36,4250
MVAr.
1.3. Phân phối bù sơ bộ trong hệ thống.
Phơng pháp bù sơ bộ:
* Bù cho các phụ tải ở xa trớc để các phụ tải này đạt cos=0,9 ữ 0,95.
* Bù cho các phụ tải ở gần sau để các phụ tải này đạt cos=0,85ữ 0,9
Công thức tính lợng bù cần thiết cho phụ tải i là:
Q
bi
=Q
i
-Q
i
=P
i
(tg
i
-tg
i

(tg
3
-tg
3
)=26.0,2657=6,9082 MVAr
Q
b1
= P
1
(tg
1
-tg
1
)=30.0,2657=7,9710 MVAr
Q
b4
= P
4
(tg
4
-tg
4
)=27.0,2657=7,1739 MVAr
Phụ tải 6 đợc bù vào lợng công suất d:
Q
b6
=Q
b6
-(Q
b5

MVA
S
max
MVA
minminmin
jQPS +=

MVA
S
min
MVA
1 30+j14,5290 33,3330 15+j7,2645 16,6665
2 28+j21 35 14+j10,5 17,5
3 26+j12,5918 28,8886 13+j6,2959 14,4443
4 27+j13,0761 29,9997 13,5+j6,5381 15
5 29+j14,0447 32,2219 14,5+j7,0224 16,1110
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
5
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
6 32+j17,3334 36,3929 16+j8,6667 18,1965
Tổng 172+j92,5750
Bảng 1.1. Thông số của các phụ tải sau bù

Chơng 2
Dự kiến các phơng án và tính chọn điện áp định mức cho
mạng điện
2.1. Dự kiến các phơng án.
Với mặt bằng đã có của hệ thống, ta dự kiến 5 phơng án nh sau:
Phng ỏn 1 Phng ỏn 2
Phng ỏn 3 Phng ỏn 4

đm
, kV
1 30+j14,5290 58,3095 100,6945
2 28+j21 47,721
4
96,6292
3 26+j12,5918 60,8276 94,7699
4 27+j13,0761 56,5685 95,9296
5 29+j14,0447 63,2456 99,6543
6 32+j17,3334 50,9902 102,9770
Bảng 2.1. Điện áp định mức của các đoạn đờng dây và điện áp định mức của
mạng điện phơng án 1.
Vậy ta sẽ chọn U
đm
cho cả 5 mạng điện đã dự kiến là 110 kV.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
7
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Chơng 3.
Lựa chọn phơng án tối u theo kinh tế-kỹ thuật
3.1. Lựa chọn phơng án tối u theo kỹ thuật.
3.1.1. Phơng án 1.
Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện phơng án 1.
a. Chọn tiết diện dây dẫn
Theo phơng pháp cực tiểu hoá hàm chi phí tính toán hàng năm, tiết diện
dây dẫn đợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện.
Với dây AC, T
max
=5000 h, tra bảng ta có:
J

n- Số mạch của đờng dây, n=2
U
đm
-Điện áp định mức của mạng điện, kV
U
đm
=110 kV
Sau khi có F
tt
ta chọn F
tc
gần nhất mà vẫn phải đảm bảo các điều kiện:
* Sự tạo thành vầng quang không diễn ra. Đối với dây AC, U
đm
= 110 kV thì tiết
diện F 70 mm
2
.
* Độ bền cơ: Thoả mãn khi điều kiện không tạo thành vầng quang không diễn ra
đợc thoả mãn.
* Vận hành bình thờng trong chế độ sau sự cố:
I
sc
I
cp
Trong đó:
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
8
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
I

* Đờng đây NĐ1:
I
1max
=
3
22
10
11032
529,1430 +
=87,4766 ,A
F
tt
=
1,1
4766,87
=79,5242 ,mm
2
Chọn dây AC 70, I
cp
= 265 A
Sự cố xảy ra khi đứt 1 mạch trên đờng dây, khi đó dòng điện chạy trên mạch còn
lại là :
I
sc
= 2I
1max
= 2.87,4766=174,9532 ,A < I
cp
Vậy đờng dây NĐ1 ta chọn dây AC 70 có các thông số đơn vị:
r

2,5292
3,1387
2,9189
3,2635
2,7025
X, Ω
12,8281
10,2362
13,38211
12,4451
13,9140
10,9374
R, Ω
13,4112
7,8740
13,9903
13,0108
14,5465
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,58
2,65
2,58
2,58
2,58
2,65

174,9532
183,7024
151,6260
157,4578
169,1214
191,1214
I
cp
, A
265
330
265
265
265
330
F
tc
, mm
2
70
95
70
70
70
95
F
tt
,mm
2
79,5242

Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Đờng dây
NĐ1
NĐ2
NĐ3
NĐ4
NĐ5
NĐ6
Bảng 3.1. Thông số của các đờng dây trong phơng án 1.
b. Tính tổn thất điện áp
Chất lợng điện năng của hệ thống điện đợc đánh giá chủ yếu qua sự ổn
định của tần số dòng điện và độ lệch điện áp so với định mức. Do ta đã giả thiết
công suất tác dụng của nguồn điện là đủ cung cấp cho hệ thống nên vấn đề ổn
định của tần số sẽ không đợc xét dến. Chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện đợc đánh
giá qua tổn thất điện áp trên các đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại và chế độ
sau sự cố.
Khi tính sơ bộ các mức điện áp trong trạm hạ áp, có thể chấp nhận là phù
hợp nếu trong chế độ phụ tải cực đại các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện
1 cấp điện áp không vợt quá 10%-15% trong chế độ làm việc bình thờng, còn
trong chế độ sau sự cố, các tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện không vợt
quá 15%-20%, nghĩa là:
U
maxbt
%=10%-15%
U
maxsc
%=15%-20%
Công thức tính tổn thất điện áp trên đờng dây trong chế độ làm việc bình
thờng:
U

110
8281,12.5290,144112,13.30
2
+
=4,8654%
Sự cố trên đờng dây xảy ra khi đứt một trong hai mạch, khi đó điện trở của đờng
dây tăng lên hai lần còn dòng điện truyền tải không đổi, vì vậy:
U
NĐ1sc
=2.U
NĐ1bt
=2.4,8654%=9,7308%
*Tính toán hoàn toàn tơng tự đối với các đờng dây còn lại. Kết quả ghi
trong bảng 3.2.
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U
bt
% U
sc
%
NĐ1 4,8654 9,7308
NĐ2 3,5986 7,1972
NĐ3 4,3988 8,7976
NĐ4 4,2481 8,4962
NĐ5 5,1014 10,2028
NĐ6 3,7918 7,5836
11
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Bảng 3.2. Giá trị tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây

-4
, S
3,0088
2,6151
3,1000
1,1538
1,4595
2,7025
X, Ω
12,8281
9,9261
11,7662
4,9194
6,2225
10,9374
R, Ω
13,4112
5,0107
5,9397
5,1430
6,5054
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,58
2,74
2,74

I
sc
, A
174,9532
333,7906
326,7952
151,6260
157,4578
191,1214
I
cp
, A
265
445
445
265
265
330
F
tc
, mm
2
70
150
150
70
70
95
F
tt

56+j27,1208
26+j12,5918
29+j14,0447
32+j17,3334
Đờng dây
NĐ1
NĐ2
NĐ4
2-3
4-5
NĐ6
Bảng 3.3. Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 2
b. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện
Dựa vào bảng 3.3, ta có bảng các giá trị tổn thất điện áp 3.4
Lản 3.4. Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 2
Tổn thất điện áp trên đoạn đờng dây NĐ2-3:
* Khi làm việc bình thờng:
U
NĐ2-3bt
=U
NĐ2bt
+U
23bt
=4,9918%+1,6170%=6,6088%
* Trong chế độ sau sự cố:
Ta không xét trờng hợp sự cố xếp chồng (xảy ra đồng thời trên NĐ2 và 2-
3), chỉ xét trờng hợp sự cố xảy ra trên đờng dây có tổn thất điện áp lớn hơn
( NĐ2 ), nghĩa là:
U
NĐ2-3sc

NĐ2 4,9918 9,9836
2-3 1,6170 3,2340
NĐ4 5,3862 10,7724
4-5 2,2814 4,5628
NĐ6 3,7918 7,5836
14
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Hình 3.3. Sơ đồ mạch điện phơng án 3
a. Chọn tiết diện dây dẫn
Kết quả tính ghi trong bảng 3.5.
B.10
-4
, S
2,6151
1,6317
3,1387
2,9189
2,7943
1,6317
X,
9,9261
6,9570
13,38211
12,4451
10,6060
6,9570
R,
5,0107
7,2732
13,9903

0,46
0,46
0,21
0,46
l, km
47,7214
31,6228
60,8276
56,5685
50,9902
31,6228
I
sc
, A
365,9966
174,9532
151,6260
157,4578
360,0272
169,1214
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
15
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
I
cp
, A
445
265
265
265

84,5607
S
max
=P
max
+jQ
max
,
MVA
58+j35,5290
30+j14,5290
26+j12,5918
27+j13,0761
61+j31,3718
29+j14,0447
Đờng dây
NĐ2
2-1
NĐ3
NĐ4
NĐ6
6-5
Bảng 3.5. Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 3
b.Tính tổn thất điện áp
Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.6.
Bảng 3.6. Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây trong mạng điện
phơng án 3
Nh vậy:
U
maxbt

Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.7.
B.10
-4
, S
2,6151
1,6317
3,1387
3,1000
1,4595
2,7025
X,
9,9261
6,9570
13,38211
11,7662
6,2225
10,9374
R,
5,0107
7,2732
13,9903
5,9397
6,5054
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,74

31,6228
60,8276
56,5685
28,2843
50,9902
I
sc
, A
356,9966
174,9532
151,6260
326,7952
157,4578
191,1214
I
cp
, A
445
265
265
445
265
330
F
tc
, mm
2
150
70
70

58+j35,5290
30+j14,5290
26+j12,5918
56+j27,1208
29+j14,0447
32+j17,3334
Đờng dây
NĐ2
2-1
NĐ3
NĐ4
4-5
NĐ6
Bảng 3.7. Thông số của các đờng dây trong mạng điện phơng án 4
b. Tính tổn thất điện áp.
Bảng 3.8. Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phơng án 4
Từ bảng trên:
U
maxbt
=U
NĐ2bt
+U
2-1bt
=5,3164%+2,6386%=7,9550%
U
maxsc
=U
NĐ2sc
+U
2-bt

lS)ll(S
S


++
++
=


Đ4
5454
445444
N
lll
lS)ll(S
S


++
++
=


Đ5
Thay số ta có:
0793,14j0714,29
0984,148
2456.63).0447,14j29(5299,91).0761,13j27(
S +=
+++

1,1
5378,169
=
mm
2
Chọn dây AC- 150, I
cp
=445 A
Khi đứt đờng dây NĐ5, dòng công suất chạy trên đoạn NĐ4 là:
=+=
54N
SSS

Đ4sc
56+j27,1028 MVA
I
NĐ4sc
=326,5791 A < I
cp
= 445 A
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
19
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú
Vậy đoạn NĐ4 ta chọn dây AC-150.
* Đoạn NĐ5:
I
NĐ5
=
3
22

22
10.
110.3
0032,17014,2 +
=12,0799 A
F
tt
=
1,1
0799,12
=10,9817 mm
2
Khi đứt đờng dây NĐ4:
4sc54
SS

=

=27+j13,0761 MVA
Khi đứt đờng dây NĐ5:
5sc54
SS

=

=29+j14,0447 MVA
I
4-5sc
=
3

11,8794
13,2816
13,0108
8,4134
b
0.
10
-6
, S/km
2,58
2,74
2,58
2,74
2,74
2,58
2,65
x
0
,
/km
0,440
0,416
0,440
0,416
0,416
0,440
0,429
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
20
Đồ án môn học lới điện Đào Văn Tú

cp
, A
265
445
265
445
445
265
330
F
tc
, mm
2
70
150
70
150
150
70
95
F
tt
,mm
2
79,5242
151,7320
68,9209
154,1253
142,7649
10,9817

NĐ4
NĐ5
4-5
NĐ6
Bảng 3.9. Thông số của các đoạn đờng dây trong mạng điện phơng án 5
* Tổn thất điện áp trên các đoạn đờng dây còn lại đợc tính tơng tự nh
trong các phơng án trớc. Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.10
Bảng 3.10. Giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện phơng án 5.
Từ bảng trên:
U
maxbt
=U
NĐ2bt
+U
2-3bt
=4,9918%+1,6170%=6,6088%
U
maxsc
=U
NĐ54sc
=16,2914%
3.1.6. So sánh các phơng án về kỹ thuật
Các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phơng án đợc tổng hợp trong
bảng 3.11
Tổn thất
điện áp
Phơng án
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đờng dây
U

Để so sánh kinh tế các phơng án ta dựa vào hàm chi phí tính toán hàng
năm:
Z=a
tc
.K + Y =min
Trong đó:
a
tc
- hệ số hiệu quả của vốn đầu t (a
tc
=0,125)
K- Vốn đầu t một lần
Y- Chi phí vận hành hàng năm
Đối với mạng điện thiết kế ( đờng dây trên không, 2 mạch đặt trên cùng một
cột), K đợc tính nh sau:
K=1,6.k
0i
.l
i
k
0i
- giá thành 1 km đờng dây 1 mạch, đ/km
l
i
- chiều dài đờng dây i, km
Tổng các chi phí vận hành hàng năm đợc xác định theo biểu thức:
Y=a
vhđ
.K+ A.c
Trong đó :

QP +
maxmaxmax
jQPS +=


: Dòng công suất chạy trên đoạn đờng dây
R
i
- Điện trở tác dụng của đờng dây i
U
đm
- Điện áp định mức cả mạng điện.
Thời gian tổn thất công suất cực đại tính theo cong thức:
=(0,124+ T
max
.10
-4
).8760 h
T
max
- Thời gian sử dụng phụ tải cực đại hàng năm, T
max
=5000 h
=(0,124 + 5000. 10
-4
).8760=3411 h
3.2.1. Phơng án 1.
a. Vốn đầu t xây dựng mạng điện K
* Tính cho đờng dây NĐ1:
Với loại dây AC-70 thì: k

2
22
1,2315 MW
Tổn thất công suất tác dụng trên các đoạn đờng dây còn lại tính hoàn toàn tơng
tự. Kết quả tính ghi trong bảng 3.12
Đờng
dây
Ký hiệu
dây
l
km
R

P
MW
Q
MVAr
P
MW
k
0
.10
6
đ/km
K.10
6
đ
NĐ1 AC-70 58,3095 13,4112 30 14,5290 1,2315 208 19405,4016
NĐ2 AC-95 47,7214 7,8740 28 21 0,7972 283 21608,2499
NĐ3 AC-70 60,8276 13,9903 26 12,5918 0,9649 208 20243,4253

l
km
R

P
MW
Q
MVAr
P
MW
k
0
.10
6
đ/km
K.10
6
đ
NĐ1 AC-70 58,3095 13,4112 30 14,5290 1,2315 208 19405,4016
NĐ2 AC-150 47,7214 5,0107 54 33,5918 1,6748 403 30770,7587
2-3 AC-70 22,3607 5,1430 26 12,5918 0,3547 208 7441,6410
NĐ4 AC-150 56,5685 5,9397 56 27,1208 1,9005 403 36475,3688
4-5 AC-70 28,2843 6,5054 29 14,0447 0,5582 208 9413,0150
NĐ6 AC-95 50,9902 8,4134 32 17,3334 0,9209 283 23088,3626
Tổng 6,6406 126594,5477
Bảng 3.13. Tổn thất công suất và vốn đầu t xây dựng các đờng dây mạng điện
phơng án 2
b. Chi phí vận hành hàng năm
A=6,6406.3411=22651,0866 MWh
Y=0,04.126594,5477.10

Q
MVAr
P
MW
k
0
.10
6
đ/km
K.10
6
đ
NĐ2 AC-150 47,7214 5,0107 58 35,5290 1,9158 403 30770,7587
2-1 AC-70 31,6228 7,2732 30 14,5290 0,6679 208 10524,0678
NĐ3 AC-70 60,8276 13,9903 26 12,5918 0,9649 208 20243,4253
NĐ4 AC-150 56,5685 5,9397 56 27,1208 1,9005 403 36475,3688
4-5 AC-70 28,2843 6,5054 29 14,0447 0,5562 208 9413,0150
NĐ6 AC-95 50,9902 8,4134 32 17,3334 0,9209 283 23088,3626
Tổng 6,9282 130514,9982
Bảng 3.14. Tổn thất công suất và vốn đầu t xây dựng các đờng dây mạng điện
phơng án 4
b. Chi phí vận hành hàng năm
A=6,9282.3411=23632,0902 MWh
Y=0,04.130514,9982.10
6
+23632,0902.10
3
.500=17,0366.10
9
đ

và sơ đồ hệ thống điện
4.1. Chọn số lợng và công suất các máy biến áp trong các trạm hạ áp
4.1.1. Số lợng
Tất cả các phụ tải đều là hộ tiêu thụ loại 1 nên để đảm bảo cung cấp điện
cho các phụ tải, ta đặt 2 máy biến áp trong mỗi trạm hạ áp. Máy biến áp trong
mỗi trạm là máy biến áp có thể diều chỉnh dới tải.
4.1.2. Chọn công suất các máy biến áp.
Mỗi máy biến áp trong trạm cần phải chịu đợc quá tải bằng 40% trong
thời gian phụ tải cực đại. Công suất của mỗi máy biến áp trong trạm có n máy đ-
ợc xác định theo công thức:
S
)1n(k
S
max

Trong đó:
S
max
- phụ tải cực đại của trạm
k=1,4- Hệ số quá tải của máy biến áp trong chế độ sau sự cố
n- số máy biến áp trong trạm ( n=2)
* Tính công suất của các máy biến áp trong trạm 1:
Lớp Hệ thống điện 3. Khoá 47. Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
25