Đồ án môn học mạng lưới điện
Đồ án môn học
Mạng Lưới Điện
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
MỤC LUC
án môn h cĐồ ọ 1
M ng L i i nạ ướ Đ ệ 1
M C LUCỤ 2
CH NG I: CÂN B NG CÔNG SU T TRONG H TH NG I NƯƠ Ằ Ấ Ệ Ố ĐỆ 4
I. Cân b ng công su t tiêu dùngằ ấ 5
II. Cân b ng công su t ph n khángằ ấ ả 5
CH NG II: L A CH N CÁC PH NG ÁN N I DÂY C A M NG I N VÀ ƯƠ Ự Ọ ƯƠ Ố Ủ Ạ ĐỆ
SO SÁNH CÁC PH NG ÁN V M T K THU TƯƠ Ề Ặ Ĩ Ậ 8
A. D ki n các ph ng án c a m ng i n thi t kự ế ươ ủ ạ đệ ế ế 8
B. Tính toán c th cho t ng ph ng ánụ ể ừ ươ 11
I. Ph ng án I:ươ 11
1. i n áp M m ng i nĐ ệ Đ ạ đ ệ 11
2. L a ch n ti t di n dây d n theo i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ đề ệ 12
3. Tính t n th p i n ápổ ấ đệ 14
II. ph ng án II:ươ 15
1. i n áp nh m c c a m ch i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 15
2. L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra k phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đ 16
3. Tính t n th t i n ápổ ấ đệ 16
III. Ph ng án III:ươ 17
1. S n i dây:ơđồ ố 17
2. i n áp nh m c c a m ng i nĐ ệ đị ứ ủ ạ đ ệ 17
3. L a ch n ti t di n dây d n v ki m tra i u ki n phát nóngự ọ ế ệ ẫ à ể đề ệ 18
4. Tính t n th t i n ápổ ấ đệ 18
IV. Ph ng án IVươ 19
1. S n i dây:ơđồ ố 19

I. Tính v n u t xây d ng m ng i nố đầ ư ự ạ đệ 45
II. T ng t n th t i n n ng c a m ng i nổ ổ ấ đ ệ ă ủ ạ đệ 46
III. Tính chi phí v giá th nh t i i nà à ả đ ệ 46
PHẦN MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp Công Nghiệp Hoá và Hiện Đại Hoá đất nước, điện
năng đóng vai trò chủ đạo và quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó được
sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân vì điện
năng là nguồn năng lượng có thể dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng
lượng khác. Chính vì vậy trước khi xây dựng một hệ thống một khu công
nghiệp hoặc một khu dân cư… người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp
điện, nhu cầu về điện không ngừng tăng trong giai đoạn trước mắt và còn
trong phải dự trù cho phát triển trong tương lai gần.
Đồ án môn học Mạng Lưới Điện là một bước thực dược quan trọng cho
sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứng dụng
thực tế. Đây là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong tương
lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất.
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
Trong đồ án thiết kế môn học Mạng Lưới Điện em đã sử dụng các tài
liệu sau:
1. Giáo trình “Mạng Lưới Điện” của tác giả Nguyễn Văn Đạm
2. Giáo trình “ Thiết Kế Các Mạng Và Hệ Thống Điện” của tác
giả Nguyễn Văn Đạm.
3. Giáo trình “ Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp” của đồng tác
giả Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch,
Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà.
Nội dung đề án gồm những phần sau:
Chương I : Cân bằng công suất trong hệ thống
Chương II : Dự kiến các phương án và so sánh về mặt kĩ thuật
Chương III : So sánh các phương án về mặt kinh tế

YC
P
Trong đó:
F
P
∑
: Công suất tiêu dùng phát ra của nguồn

∑
YC
P
: Tổng công suất tiêu dùng yêu cầu của hệ thống
Mà:
∑
YC
P
= m
∑
Pt
P
+
∑
∆P
mđ
+
∑
td
P
+
∑

mđ
= 5%
∑
Pt
P
= 176 . 5% - 8,8 (MW)
∑
td
P
,
∑
dt
P
: Tổng công suất tự dùng và công suất dự trữ
của mạng.
Ở đây:
∑
dt
P
=
∑
td
P
= 0 Vì
∑
F
P
coi như lấy từ thanh cái cao áp.
Vậy:
F

.
∑
F
P
(cos
ϕ
F
= 0,85
→
tg
ϕ
F
= 0,6197)
Vậy
∑
F
Q
= 184,8 . 0,6197 = 114,52 (MVAR)
∑
YC
Q
= m
∑
maxi
Q
+
∑
∆
BA
Q

3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
Từ số liệu đã cho ta tính được các công suất phản kháng của các
hệ phụ tải bằng công thức
Q
i
= P
i
.Tg
i
φ
Theo đề Cos
i
φ
= 0,85
→
Tg
i
φ
= 0,6197
Sau khi tính toán ta thu được bảng sau:
Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6
P
i
(MW) 30 32 24 28 30 32

∑
∆
BA
Q
: Tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm hạ áp được
tính theo công thức:
∑
∆
BA
Q
=15%
∑
maxi
Q
= 109,067 . 15% = 16,36 (MVAR)
Vậy
∑
YC
Q
= 109,067 +16,36 = 125,427 (MVAR)
So sánh
∑
F
Q
với
∑
YC
Q
ta thấy:


Công thức tính Q
bi:
Q
bi
= P
i
(tg
ϕ
1
- tg
ϕ
2
) = Q
i
- P
i
tg
ϕ
2
ϕ
1
,
ϕ
2
: Các pha trước và sau khi bù
Cos
ϕ
2
= 0,9
→

tg
ϕ
5
=18,591-30.0,484=4,071(MVAR)
Phụ tải 4: Q
b4
= Q
b
–( Q
b2
+ Q
b3
+Q
b5
)
=10,907-(1,321+ 4,342+4,071)
=1,173 (MVAR)
Đối với phụ tải 4 : Q
b4
=Q
4
– P
4
tg
ϕ
2
Nên tg
ϕ
2
=

P Q Cos
ϕ
P Q
b
Cos
ϕ
Phụ tải 1 30 18,591 0,85 30 0 0,85
Phụ tải 2 32 19,83 0,85 32 4,342 0,9
Phụ tải 3 28 14,873 0,85 28 1,321 0,9
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
Phụ tải 4 24 17,352 0,85 24 1,173 0,866
Phụ tải 5 30 18,591 0,85 30 4,071 0,9
Phụ tải 6 32 19,83 0,85 32 0 0,85
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG
ĐIỆN VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT
A. Dự kiến các phương án của mạng điện thiết kế
• Theo yêu cầu là mức đảm bảo cung cấp điện cho các hộ loại 1:
Mà hộ loại 1 là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, nếu như ngừng cung cấp
điện có thể gây ra nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người, gây thiệt
hại nhiều về kinh tế, hư hỏng về thiết bị làm hỏng hàng loạt sản phẩm, rối
loạn các quá trình công nghệ phức tạp ( VD: Các lò luyện kim loại, thông gió
trong hầm lò và trong các nhà máy sản xuất hoá chất độc hại…)
- Khi CCĐ cho các phụ tải thì yêu cầu đối với mạng điện là:
+ Độ tin cậy CCĐ cho các phụ tải phải cao
+ Phải đảm bảo chất lượng điện năng
+Về kinh tế: Giá thành phải hạ, tổn thất điện năng phải nhỏ
+ An toàn đối với người và thiết bị
+ Linh hoạt trong vận hành và phải có khả năng phát triển trong
tương lai, phù hơp với sự phát triển của KHCN trong tương lai.

N
1
2
3
4
6
5
Phương án 4:

N
1
2
3
4
5
6
Phương án 5:
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện

N
1
2
3
4
5
6

B. Tính toán cụ thể cho từng phương án
I. Phương án I:

99,9 104,89 99,78 91,27 101,15 102,977
70<U
i
<160 (km) Nên chọn U
đm
110 KV
2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng
a. Lựa chọn tiết diện dây dẫn
Trong những tính toán đơn giản đv mạng điện khu vực, tiết diện dây
dẫn thường được lựa chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện J
KT
Dự kiến dùng dây AC trên không, đặt trên các đỉnh tam giác đều có
khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là: D
tb
= 5m. Với tg sử dụng
công suất cực đại T
max
= 5000(h) thì mật độ kinh tế của dòng điện là:
J
kt
=1,1(A/mm
2
)
Tiết diện kinh tế cuả dây dẫn được tính theo công thức:
F
i
=
kt
i
J


gần nhất và lớn hơn
b. Kiểm tra điều kiện phát sóng
Tiết diện dây dẫn được lựa chọn phải đảm bảo không xuất hiện vầng
quang trên các đd và thoả mãn điều kiện phát sóng:
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
I
SC
<= I
CP
với I
SC
= 2. I
MAX
Trong đó:
I
SC
:Dòng điện khi sự cố
I
MAX
:Dòng điện chạy trên các đoạn đường dây ở chế độ
phụ tải cực đại
I
CP
: Dòng điện cho phép lớn nhất ( Phụ thuộc vào bản
chất và tiết diện dây dẫn)
Cụ thể đối với đoạn N-1:
I
N-1 MAX

Khi xẩy ra sự cố đứt một mạch đd, dòng sự cố chạy trên mạng còn lại
có giá trị là:
I
N-1SC
= 2.92,6 = 185,2 < I
CP
= 330 (A)
Như vậy, tiết diện dây dẫn của đoạn dây đã lựa chọn thoả mãn các yêu
cầu kĩ thuật
Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng sau:
Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6
L(km) 50 72,11 80,62 58,31 63,24 50,99
P(MW) 30 32 28 24 30 32
Q(MVAR
)
18,591 19,83 14,873 17,352 18,591 19,83
I
MAX
(A) 92,6 98,8 83,2 77,72 92,6 98,8
F(mm
2
) 84,18 89,82 75,64 70,66 84,2 84,18
F
TC
(mm
2
) AC-95 AC-95 AC-70 AC-70 AC-95 AC-95
I
SC
(A) 185,2 197,6 166,4 155,44 185,2 197,6

0
.l/2(
Ω
)
B=2b
0.
l(
Ω
)
Tra bảng ta có các thông số và kết qủa tính toán trong bảng sau:
Đoạn
đường
dây
F
TC
(mm
2
)
L
(km)
R
0
(
km
Ω
)
X
0
(
km

I
% =
dm
iiii
U
XQRP
2
∑ ∑
+
.100
Trong đó:
∑
i
P
: Tổng cs truyền trên đương dây thứ i
∑
i
Q
: Tổng cspk truyền trên đường dây thứ i
R
i
: Điện trở t/đ của đoạn dây thứ i
X
i
: Điện dẫn pk của đoạn dây i
Yêu cầu về tổn thất điện áp:
Tổn thất điện áp lúc bình thường
∆
U
MAXbt

X
N1SC
=2X
n-1
Nên suy ra
∆
U
N1SC
% = 2.
∆
U
N1
% = 2.3,69 = 7,38%
Tính toán cho các đoạn mạch còn lại ta có bảng sau:
Đoạn N-1 N-1 N-1 N-1 N-1 N-1
∆
U% 3,69 2,53 6,47 4,5 4,67 4,02
∆
U
SC
% 7,38 5,07 12,94 9 9,34 8,04
Vậy H điện áp lớn nhất ở chế độ bình thường là:
∆
U
MAXbt
% = 6,47
Tổn thất điện áp lớn nhất khi có sự cố là:
∆
U
MAXSC

P(MW) 30 60 28 24 62 30
Q(MVAR) 18,591 34,703 14,873 17,352 38,421 18,591
I
MAX
(A) 39,12 181,9 83,2 77,72 191,42 93,12
F
KT
(mm
2
) 84,65 165,36 75,64 70,65 174,02 84,65
F
TC
(mm
2
) AC-95 AC-150 AC-70 AC-70 AC-185 AC-95
I
SC
(A) 186,24 363,8 166,4 155,44 382,84 186,24
I
CP
(A) 330 445 265 265 510 330
R
0
(
km
Ω
)
0,33 0,21 0,460 0,46 0,17 0,33
X
0

U
SC
% 7,45 16,12 5,795 9,0 11,06 4,712 21,916 15,78
∆
U%
N-2-3
=
∆
U%
n-2
+
∆
U%
2-3
∆
U%
N-6-5
=
∆
U%
N-6
+
∆
U%
6-5
Tổn thất điện áp ở chế độ vận hành bình thường là:

∆
U
MAXbt

99,9 104,89 99,78 91,27 140,16 98,16
70 <U
đm
<160
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
Chọn U
đm
=110KV
3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng
Tính toán tương tự như các phương án trên ta có bảng kết quả:
Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-6 6-5
L(Km) 50 72,11 80,62 58,31 50,99 31,62
P(MW) 30 32 28 24 62 30
Q(MVAR) 18,591 19,83 14,873 17,352 38,421 18,591
I
MAX
(A) 93,125 98,78 83,2 77,72 191,42 92,62
F
KT
(mm
2
) 84,66 89,8 76,64 70,65 174,02 84,2
F
TC
(mm
2
) AC-95 AC-95 AC-70 AC-70 AC-185 AC-95
I
SC

0
10
-4
(S) 2,65 3,82 4,16 3 2,89 1,676
Tiết diện các đoạn dây dẫn đã chọn đêu thoả mãn đk phát nóng và điều
kiện vầng quang
4. Tính tổn thất điện áp
Ta có bảng sau:
Đoạn N-1 N-2 N-3 N-4 N-6 6-5 N-6-5
∆
U% 3,69 5,68 6,48 4,5 5,53 2,33 7,89
∆
U
SC
% 7,38 11,36 12,96 9,0 11,06 4,66 15,72
Tổn thất điện áp ở chế độ vận hành bình thường là:
∆
U
MAXbt
%= 7,86%
Tổn thất khi có sự cố nặng nề là:
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
∆
U
MAXSC
%=15,72%

Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu về kĩ thuật
IV. Phương án IV

J
I
trong đó J
KT
= 1,1
I
iMAX
=
dm
i
Un
S
3
=
dm
ii
Un
QP
3
22
+
.10
3
(A)
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
I
Sci
= 2.I
MAXi

(mm
2
) AC-95 AC-150 AC-70 AC-70 AC-95 AC-95
I
SC
(A) 185,24 363,8 166,4 155,45 185,24 197,60
I
CP
(A) 330 445 265 265 330 330
R
0
(
km
Ω
)
0,33 0,21 0,46 0,46 0,33 0,33
X
0
(
km
Ω
)
0,429 0,416 0,442 0,442 0,429 0,429
b
0
.10
-6
(s/km) 2,65 2,74 2,58 2,58 2,56 2,65
R(
Ω

i
%
Ta có bảng sau:
Đoạn N-1 N-2 2-3 N-4 N-5 N-6
∆
U% 3,69 8,05 2,89 4,5 4,67 4,02
∆
U
SC
% 7,38 16,10 5,78 9,0 9,34 8,04
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
Tổn thất điện áp ở chế độ vận hành bình thường là:
∆
U
MAXbt
%= 8,05% <15%
Tổn thất khi có sự cố nặng nề là:
∆
U
MAXSC
%=16,1%<25%

Vậy phương án này thoả mãn các yêu cầu về kĩ thuật
V. Phương án V
1. Sơ đồ nối dây:

N
1
2

S
N4
= 27,04+j18,35 (MW)
Công suất truyền tải trên đoạn N-5
S
N5
=
5454
444455
.)(
NN
NN
LLL
LSLLS
++
++
DHBKHN
Đồ án môn học mạng lưới điện
S
N5
=
98,163
31,58).352,1724()31,5843,42)(591,1830( jj ++++
S
N5
= 26,96+j17,59 (MW)
S
45
=S
4

Đồ án môn học mạng lưới điện
F
KT
(mm
2
) 84,4 89,8 76,64 71,89 1,82 83,26 89,82
F
TC
(mm
2
) AC-95 AC-95 AC-70 AC-70 AC-70 AC-95 AC-95
I
SC
(A) 186,24 197,58 166,4 158,16 4,0 185,24 197,6
I
CP
(A) 330 330 265 265 80 330 330
R
0
(
km
Ω
)
0,33 0,33 0,46 0,46 0,46 0,33 0,33
X
0
(
km
Ω
)

.
−−−−
+
NNNN
XQRP
.100
=
100.
110
56,13.951,1843,10.30
2
+
= 4,7(%)
Đối với đoạn mạch vòng, sự cố nguy hiểm nhất khi đứt dây là khi đứt
dây N-4. Khi đó tổn thất điện áp được tính theo công thức

100.
110
)().(
=Umaxsc%
2
454454545545
XQXPXQQRPP
NN
+++++
∆
=
100.
100
74,18.352,1752,19.2413,27.943,3586,20.64

∆
U
MAXSC
% 12,94 21,916 15,72 16,1 25,65
Dựa vào chỉ tiêu kĩ thuật
∆
U
MAXbt
%=10-15%
∆
U
MAXSC
%=20-25%
Từ bảng tổng kết trên ta chọn được phương án có các chỉ tiêu kĩ thuật
tối ưu hơn trong 5 phương án trên đó là phương án I,II,III,IV.
CHƯƠNG III. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN VỀ MẶT
KINH TẾ
Mục tiêu của các chế độ xác lập của HTĐ là giảm nhỏ nhất chi phí sản
xuất điện năng khi thiết kế cũng như khi vận hành HTĐ. Để tìm ra được
phương án tối ưu, ngoài những yêu cầu cơ bản về mặt kĩ thuật thì phải đảm
bảo tính kinh tế cuả HTĐ.
Trong tính toán sơ bộ về mặt kinh tế thường dựa vào vốn đầu tư cơ bản
vào phí vận hành hàng năm, hay chi phí tính toán hàng năm. Để so sánh các
phương án về mặt kinh tế cần phải giả thiết rằng các phương án có cùng số
lượng MBA, mắt cắt, dao cách li. Khi đó hàm chi phí tính toán hàng năm của
mỗi phương án được tính theo công thức sau:
Z
i
=(a
tc

=
∑
ii
LK .
0
K
0i
: Giá thành 1 km đường dây AC có tiết diện F
i
, chiều dài
L
i
(đ/km)
∆
A: Tổng tổn thất cs lớn nhất, tính theo công thức
∆
A=
∑
∆
iMax
P
.
τ
i
P∆
=
2
22
dm
ii

= 208.10
6
(đ/km)
Dây dẫn AC – 95: K
O
= 283.10
6
(đ/km)
Dây dẫn AC – 120: K
O
= 354.10
6
(đ/km)
Dây dẫn AC – 150: K
O
= 403 (đ/km)
Dây dẫn AC – 185: K
O
= 441 (đ/km)
Đối với đường dây lộ kép (2 mạch), vốn đầu tư tăng 1,6 lần so với vốn
đầu tư cho đường dây một mạch.
K
N1
= 1,6.283.10
6
.50 = 22,64.10
9
(đồng)
K
N2

.50,99 = 23,09.10
9
(đồng)
Tổng vốn đầu tư cho đường dây của mạng.
K
đd
= K
N1
+ K
N2
+ K
N3
+ K
N4
+ K
N5
+ K
N6
⇒
K
đd
= ( 22,64 + 32,56 + 26,83 + 19,41 + 28,64 + 23,09 ).10
9
(đồng)
Tổn thất công suất tác dụng trong mạng.
DHBKHN