Đồ án môn học lưới điện
1
CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1 Sơ đ ồ m

ặt

bằ ng

Tỷ lệ:1 đơn vị =10 km
15
13
6
NÐ
11
1
9
5
7
5
3
4 2
3
1
1 2 4 6 8 10 12 14 16
Nguồn cung cấp cho các phụ tải là nhà máy điện hoặc trạm biến áp khu
vực có công suất đảm bảo cung cấp đủ cho các phụ tải theo yêu cầu.1.2 B


Yêu cầu điều chỉnh điện áp
Khác
thường
Điện áp danh định lưới điện thứ
cấp(kV)
10
2.2 Cân bằng công suất tác dụng
Một đặc điểm quan trọng của hệ thống điện là truyền tải tức thời điện
năng từ nguồn điện đến các hộ tiêu thụ mà không thể tích luỹ được. Tính
chất này thể hiện sự đồng bộ trong quá trình sản xuất điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy phát
điện trong hệ thống phải phát công suất điện đúng bằng công suất tiêu thụ
của các phụ tải trong hệ thống đồng thời cộng thêm các tổn thất phát sinh
trong quá trình truyền tải.
Ngoài ra để đảm bào hệ thông vận hành ổn định trong các điều kiện khác
nhau, hệ thống phát điện của nhà máy phải có dự trữ công suất tác dụng
nhất định. Mức dự trữ công suất tuỳ thuộc vào yêu cầu của hệ thống và
mức độ phát triển sau này.
∑P
F
=∑P
YC
= m∑P
pt
+∑∆P +∑P
td
+∑P
dt
(1.21)
Ta có phương trình cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống:

∑P
F
=∑P
yc
= 1,15.(32+24+35+25+32+28)=202,4 (MW)
Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn
được giữ ổn định.
2.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống.
Cân bằng công suất phản kháng có quan hệ tới điện áp. Hệ thống không
cân bằng công suất phản kháng sẽ dẫn tới thay đổi điện áp trong hệ thống
điện. Nếu công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng
tiêu thụ thì điện áp trong hệ thống sẽ tăng, ngược lại nếu công suất phản
kháng phát ra nhỏ hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì sẽ dẫn tới sự sut
áp. Vì vậy để đảm bảo chất lượng của hệ thống điện ta cần phải cân bằng
công suất phản kháng trong hệ thống.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống: ∑Q
F
=
∑Q
yc
=m∑Q
pt
+∑∆Q
b
+∑Q
L
-∑Q
c
+∑Q
td

biến áp ,khi tính sơ bộ có thể lấy ∑∆Q
b
= 15%∑∆Q
max
∑Q
td
: tổng công suất phản kháng tự dùng trong nhà máy
điện.
∑Q
dt
: Tổng công suất phản kháng dự trữ trong hệ thống.
m :hệ số đồng thời
Trong tính toán sơ bộ ta có thể tính tổng công suất phản kháng yêu
cầu trong hệ thống bằng công thức sau đây:
∑Q
yc
= ∑Q
pt
+ 15%∑Qpt
(1.3.2)
Công suất phản kháng của các phụ tải được tính theo công thức sau
Q
pt
=P
pt
. tgφ (1.3.3)
Từ cosφ= 0,9 ta suy ra tgφ= 0,484
Ta có bảng số liệu sau:
Các hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6
Q(MVAr)

(MW) 32 24 35 25 32 28
Q
max
(MVAr)
15,498 11,624 16,951 12,108 15,498 13,561
S
max
(MVA)
35,556 26,667 38,889 27,778 35,556 31,111
cosφ 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
B

ả n g 2.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải
6
Đồ án môn học lưới điện
CHƯƠNG III
DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN
VÀ SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT
3

.1 M ở
đầ u
Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuất phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối dây
của nó.Vì vậy ta phải có các phương án nối dây khác nhau trong mạng
lưới điện để từ đó so sạnh tìm ra phương án tối ưu nhât:vừa bảo đảm các
chỉ tiêu kĩ thuật đồng thời bảo đảm chi phí nhỏ nhất, độ tin cậy cần thiết,
thuận lợi cho vận hành, sửa chữa, đồng thời bảo đảm khả năng phát triển
tương lai tiếp nhận thêm phụ tải mới.
Từ sơ đồ mặt bằng nguồn điện và các phụ tải đã cho ta có thể đưa
ra các phương án nối dây cho mạng lưới điện trên. Sau đây là 5 phương

Hình 3.1:Sơ đồ nối dây phương án I
7
Đồ án môn học lưới điện
3

.2

.2

P

hư

ơn

g

á

n II
15
6
13
NÐ
11
1
9
5
7
5

n II

I
15
13
6
NÐ
11
1
9
5
7
5
3
4 2
3
1
1 2 4 6 8 10 12 14 16
Hình 3.3 : Sơ đồ nối dây phương án III
8
Đồ án môn học lưới điện
3.2.4 P

hương án I

V
15
13
6
NÐ

g

á

n V
15
13
6
NÐ
11
1
9
5
7
5
3
4 2
3
1
1 2 4 6 8 10 12 14 16
Hình 3.5 : Sơ đồ nối dây phương án V
9
Đồ án môn học lưới điện
3.3 P

h ư ơng án nối

dây 1
3.3.1 Sơ đồ nối


ệ n
Điện áp vận hành ảnh hưởng đến các đặc trưng kĩ thuật, các chỉ tiêu
kĩ thuật của mạng lưới điện.
Điện áp định mức của mạng lưới điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công
suất của phụ tải, khoảng cách từ nguồn đến các phụ tải, vị trí tương đối
giữa các phụ tải trong mạng lưới…
Điện áp định mức có thể được 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 công
suất trên mỗi đoạn đường dây điện.
Điện áp định mức trên của đường dây có thể được tính theo công thức
kinh nghiêm sau:
Trong đó :
U
vhi
= 4,34. li +16.Pi (2.1)
l
i
: khoảng cách truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (km)
P
i
:Công suất truyền tải trên đoạn đường dây thứ i (MW)
Dựa vào sơ đồ mặt bằng của các nguồn điện và các phụ tải ta có điện
áp vận hành trên các đoạn đường dây như sau:
J
Đoạn đường
dây
Cống suất
truyền tải
,MVA
Chiều dài


t

d i ệ

n d ây d ẫ

n t

r ê

n m

ỗi đoạn đ Ường d â

y c

ủ a
phƯ ơng án đã c

h ọ n.

Các mạng điện 110 kV chủ yếu được thực hiện bằng các đường dây
trên không, các dây dẫn chủ yếu được dùng là dây nhôm lõi thép ( dây
AC). Đối với các mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn được chọn theo
mật độ dòng kinh tế của dòng điện:
I
F
=
max

.10
Trong đó :
A (2.3)
n: số mạch của đường dây
Uđm : điện áp định mức của mạng điện , kV
S
max
: công suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực
đại,MVA
Đối với các đường dây trên không , để không xuất hiện vầng quang
các dây nhôm lõi thép cần phải có tiết diện F ≥ 70 mm
2
Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong phương án 1
Đ oạn N -

1
=

35,556.10
3
=
∗
S =32+j15,498 MVA
I max 93,309kA
2. 3.110
F
kt
=
93,


(Ω/km)
*-6
b
0
10
(S/km)
N-1 AC-70 265 35,556 0,46 0,44 2,58
N-2 AC-70 265 26,667 0,46 0,44 2,58
N-3 AC-95 330 38,889 0,33 0,429 2,65
N-4 AC-150 445 27,778 0,21 0,416 2,74
N-5 AC-95 330 35,556 0,33 0,429 2,65
N-6 AC-95 330 31,111 0,33 0,429 2,65
B ả n g 3.2 Dòng điện cho phép lâu dài chạy trên mỗi đoạn đường dây và
điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây.
3.3.4 T í

nh t

ổn t

hất

đ i

ệ

n áp t

rong m


=
.l

+
∆
U
i i i
∑
Q
=

i
. x

.l
Trong đó
ibt
=
nU.
2
dm
.100(%)(2.4)
∆U
ibt
: tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i,%
P
i
, Q
i
: Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy

có:
Trong trường hợp ngừng một mạch trên đoạn đường dây N-1 ,ta
∆U
N-1sc
= 2.4,497 = 8,995 %
Tính toán tương tự đối với các đoạn đường dây còn lại ta có bảng số liệu
sau:
Đường dây N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6
ΔU
bt
%
4,497
4,165 3,889 6,131 3,829 3,935
ΔU
sc
%
8,995
8,331 7,778 6,131 7,659 7,871
B ả n g 3.3 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện
Từ các kết quả trên nhận thấy rằng ,tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ
vận hành bình thường là:
∆U
max bt
=6,131 %
Tổn thất điện áp trong chế độ sự cố
bằng : ∆U
max sc
= 8,995 %
3.4


1 2 4 6 8 10 12 14 16
Hình 3.7 Sơ đố nối dây phương án II
3.4.2 L ự

a chọn t

i

ế

t

d i ệ

n d ây dẫn
Ở đây chú ý:
• • •
S
max(1-2)
= S
max2
+ S
max1
= 56+j27,122 (MVA),
•
S
max(N-1)
= 32+j15,498 (MVA)
l21 =
10

(S/km)
N-1 104,09
AC-95
35,556 93,31 186,62 330 0,33 0,429 2,65
1-2 132,87
AC-150
62,222 163,29 326,58 445 0,21 0,416 2,74
N-3 107,19
AC-95
38,889 102,06 204,11 330 0,33 0,429 2,65
N-4 94,30
AC-150
27,778 145,80 145,80 445 0,21 0,416 2,74
N-5 103,24
AC-95
35,556 93,31 186,62 330 0,33 0,429 2,65
N-6 98,13
AC-150
31,111 81,65 163,29 265 0,46 0,44 2,58
Bảng 3.4.Thông số của các đường dây trong mạng điện
3.4.3 T í

nh t

ổn t

hất

đ i


U
1-2bt
% = 4,497% + 3,926% = 8,423 %
Trong chế độ sự cố không xét sự cố xếp chồng mà chỉ xét sự cố đơn
giản (đứt một dây) nên:
Umax sc% =
U
N
-2 sc% +
U
2-1bt
% = 8,995%+7,852% = 16,847 %
3.5

P h

ư ơn

g

án

n

ố

i d ây 3
3.5.1

Sơ đồ nối

đ i

ện
Tính toán tương tự phương án I ta có bảng sau:
Đường
dây
N-1 N-2 N-3 3-4 N-5 N-6
Pmax 32 24 60 25 32 28
l(km)
63,246 78,102 50,000 41,231 53,852 63,246
U
vh
(kV)
104,09 93,30 137,93 91,16 103,24 98,13
Bảng 3.6.Điện áp tính toán trên các đường dây
Vậy chọn điện áp định mức của mạng điện U
đm
= 110 kV
3.5.3 L ự

a c h

ọn t

i

ế

t


N-2 24 11,624 69,98 63,620 70 139,96 265
N-3 60 29,059 174,95 159,050 185 349,91 510
3-4 25 12,108 145,80 132,541 150 145,80 445
N-5 32 15,498 93,31 84,826 95 186,62 330
N-6 28 13,561 81,65 74,223 95 163,29 330
Bảng 3.7 .Thông số các đường dây trong mạng điện
Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện tiêu chuẩn đã chọn
đều thoả mãn điều kiện phát nóng .
3.5.4 T í

nh t

ổn t

hất

đ i

ệ

n áp t

rong c h

ế

đ ộ

v ậ n h ành b ì


= 4,563+1,753= 6,316 %
∆U
sc
=9,126+1,753 =10,879 %
Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là :
∆U
N-2-3bt
=6,316%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố
là : ∆U
N-2-3sc
= 10,879 %
Như vậy phương án này đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật
3.6

P h

ư ơn

g

án

n

ố

i d ây 4
3.6.1

Ư ới

đ i

ện
Tính toán tương tự phương án I ta có bảng sau:
class="bi x77 y1ba w4 h35"
Đường
dây
N-1 1-2 N-3 3-4 N-5 N-6
Pmax 32 56 60 25 32 28
l(km)
63,246 41,231 50,000 41,231 53,852 63,246
U
vh
(kV)
104,09 132,87 137,93 91,16 103,24 98,13
Bảng 3.9.Điện áp tính toán trên các đường dây
Vậy chọn điện áp định mức của mạng điện U
đm
= 110 kV
3.6.3 Lự

a ch

ọn t

i

ế

cp
(A)
N-1 32 15,498 93,309 84,826 95 186,618 330
1-2 56 27,122 163,291 148,446 150 326,582 445
N-3 60 29,059 174,955 159,050 185 349,909 510
3-4 25 12,108 145,796 132,541 150 145,796 445
N-5 32 15,498 93,309 84,826 95 186,618 330
N-6 28 13,561 81,645 74,223 95 163,291 330
Bảng 3.10 .Thông số các đường dây trong mạng điện
Từ bảng số liệu trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện tiêu chuẩn đã
chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng .
3.6.4 T í

nh t

ổn t

hất

đ i

ệ

n áp t

rong c h

ế

đ ộ

đoạn đường dây N-2-1
Umax bt% = UN -2bt% +
U
2-1bt
% = 4,497% + 3,926%
= 8,423 %
Umax sc% =

UN -2 sc% +

U
2-1bt
% = 8,995 %+7,852%
= 16,847 %
Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây đoạn đường dây N-4-3:
∆U
bt
= 4,563+1,753= 6,316 %
∆U
sc
=9,126+1,753 =10,879 %
Từ kết quả tính toán trên ta nhận thấy
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là :
∆U
N-2-1bt
=8,423%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố
là : ∆U
N-2-1sc
= 16,847 %

a chọn t

i

ế

t

d i ệ

n d ây dẫn và k i

ể

m

t ra đ i

ề

u k i

ệ

n p hát

nó n g
Do trong sơ đồ nối dây có mạch vòng nên ta phải tính dòng công suất
chạy trong các đường dây trong mạch vòng N-5-6-N. Giả thiết mạng điện
đồng nhất và tất cả các đoạn đường dây đều có cùng một tiết diện.

1
+
l
2
+
l
3 41, 231+ 63, 246 + 63, 246
= 32,3+j15,64 MVA
Do đó, S
max(N-1)
= 35,89 MVA
•
•
•
S
max(5-6)
=
S
5
-
S
max(N-5)
= ( 32 + j15, 498 ) – (32,3+j15,64 )
= - 0,3 - j0,15 MVA;
S
max(5-6)
=
0,334
MVA
• • •

=> Chọn dây AC-185 có Icp = 510 A
Imax5-6
=
0,334
.10
3
=
1,754 A
;
F
kt(5-6)
=
1,

75

4
= 1,595 mm
2
3.110 1,1
=> Chọn dây AC-70 có Icp = 265A
ImaxN-2=
30,
777
.10
3
=161,537 A
;
F
kt(4-6)

3
=
349,91A
.
3.110
Khi sự cố đứt N-5 dòng điện chạy trên đoạn N-6 có giá trị :
Isc(N-5) = Isc(N-6) = 349,91 A
Với các đoạn khác làm tương tự như các phương án trên ta được bảng
sau:
Đoạn
dây
Kiểu dây
dẫn
Pmax
(MW)
Qmax
(MVAr)
Imax
(A)
Isc
(A)
Icp
(A)
r
0
(Ω/m)
x
0
(Ω/m)
*

ạch vòng đ ã xét
Bởi trong mạch vòng đã xét chỉ có một điểm phân chia công suất là nút 6
Do đó tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện trong chế độ vận hành
bình thường là:
∆U
max
% = ∆U
N
−
6
%
=
27,70.0,33.63,
246
+13, 42.0, 429.63,
246
110
2
.100% = 7,786%
Khi ngừng đoạn N-5
- Tổn thất điện áp trên đoạn N-6 là:
∆
U
N
−
6sc
%
=

60.0,33.63, 246 + 29,059.0, 429.63, 246


=
N
−
5s
c
110
2
.100%
=
9,829%
- Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-6 là:
32.0, 46.41, 231
+
13,561.0, 44.41,
231
∆U
%

=
5
−
6sc
110
2
.100% = 7,340%
Vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là tổn thất điện áp khi
đứt đoạn đường dây N-5 và bằng:
∆U
maxsc

điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp.
Ta 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 một cấp điện áp không vượt quá
10 ÷ 15% trong chế độ làm việc bình thường, còn trong chế độ sau sự cố
các tổn thất điện áp lớn nhất không vượt quá 15 ÷ 20% . Ở đây ta xét với
trường hợp:
∆U
maxbt
% ≤ 10%
∆U
maxsc
% ≤ 20%
Để thuận tiện cho việc so sánh về kĩ thuật các giá trị về tổn thất của các
phương án được tổng hợp ở bảng sau:
Tổn thất
điện áp
Phương án
1 2 3 4 5
∆Umaxbt % 6,131 8,423 6,316 8,423
7,786
∆Umaxsc %
8,995 16,847 10,879 16,847
24,205
Như vậy sau khi tính toán so sánh các chỉ tiêu kĩ thuật ta thấy phương án
1,2,3,4 đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.Do đó để so sánh kinh tế ,kĩ thuật ta
chọn các phương án 1,2,3,4.
C H

Ư ƠN G


vh
=0,04 (Dùng cột bêtông cốt thép)
∆A:Tổng tổn thất điện năng hàng năm
C : giá 1kWh điện năng tổn thất :c=500 đ/kW.h)
K : tổng các vốn đầu tư về đường dây
-Tính K
Đối với các đường dây trên không 2 mạch đặt trên cùng một cột,tổng vốn
đầu tư để xây dựng các đường dây có thể xác định theo công thức sau:
K= ∑1,6.k
0i
.l
i
Trong đó :
k
0i
: giá thành 1 km đường dây thứ i , đ/km
li : chiều dài đoạn đường dây thứ i ,km
Với đường dây 1 mạch :K= k
0i
.l
i
-Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công
thức : ∆A = ∑∆P
imax
. τ
Trong đó :
τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,h
U
Trong đó :
∆P

-4
)
2
.8760
Trong đó :
T
max
là thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong
năm Với T
max
= 5000 h ta có τ = 3411 h
Sau đây ta sẽ tính toán hàm chi phí tính toán hàng năm đối với từng
phương án
4.2 T

í

n

h t oá

n c ác

p

hư on

g án
4.2.1 P


2.110
2
.0,33.63, 246 = 1,09 MW
Tính toán tương tự ta có bảng sau: