Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
Trường……………….
Khoa………………….
TIỂU LUẬN
Thiết kế mạng lưới điện
khu vực
1
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
MỤC LỤC``
Lời nói đầu 2
Chương 1 Cân bằng công suất tác dụng và phản kháng trong 5
hệ thống 5
1.1 Phân tích nguồn và phụ tải 5
Chương 4 Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết 27
4.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp trong các trạm hạ áp 27
Chương 5 Tính phân bố công suất trong mạng điện và tính 29
chính xác điện áp tại các nút trong mạng điện 29
Chương 6 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp 58
trong mạng điện 58
Chương 7 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế ,kỹ thuật của mạng 61
diện 61
7.1 Tính tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện 61
Lời nói đầu
Quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá ở nước ta hiện nay đang diễn ra
hết sức mạnh mẽ.Trên khắp cả nước các khu trung tâm công nghiệp mới mọc
lên ngày càng nhiều. Điều này đỏi hỏi chúng ta phải xây dựng các mạng lưới
2
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
điện mới để truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ này.Thiết kế các mạng và
hệ thống điện là một nhiệm vụ quan trọng của các kỹ sư nói chung và đặc biệt
là các kỹ sư hệ thống điện.

1
2 3 4 5 6
Phụ tải cực đại(MW) 3
6
3
0
3
5
2
0
2
7
4
0
Hệ số công suất cosφ 0.85
Mức đảm bảo cung cấp điện I
Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT
Điện áp danh định của lưới điện
thứ cấp
10 KV
1.2 Cân bằng công suất tác dụng
Một đặc điểm quan trọng của các hệ thống điện là truyền tải tức thời điện
năng từ các nguồn điện đến các hộ tiêu thụ và không thẻ tích luỹ điện năng
thành số lượng nhìn thấy được.Tính chất này xác định sự đồng bộ của quá trình
sản xuất và tiêu thụ điện năng.
Tại mỗi thời điểm trong chế độ xác lập của hệ thống, các nhà máy của hệ
thống cần phải phát công suất bằng công suất của các hộ tiêu thụ,kể cả tổn thất
công suất trong các mạng điện,nghĩa là cần thực hiện đúng sự cân bằng giữa
công suất phát và công suất tiêu thụ.
Ngoải ra để hệ thống vận hành bình thường ,cần phải có sự dự trữ nhất định

∑P
F
= ∑P
pt
+15%∑P
pt.
(1.2.2)
Theo bảng số liều vê phụ tải đã cho ở trên ta có :
∑P
F
=∑P
yc
= 1.15*(36+30+35+20+27+40)=216.2(MW)
Việc cân bằng công suất tác dụng giúp cho tần số của lưới điện luôn được
giữ ổn định.
1.3 Cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống
Sản xuất và tiêu thụ điện năng bằng dòng điện xoay chiều đòi hỏi sự cân
bằng giữa điện năng sản xuất ra và điện năng tiêu thụ tại mỗi thời điểm.Sự cân
bằng đòi hỏi không những chỉ đối với công suất tác dụng ,mà còn đối với cả
công suất phản kháng.
Sự cân bằng công suất phản kháng có quan hệ với điện áp.Phá hoại sự cân
bằng công suất phản kháng sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp trong mạng điện.Nếu
công suất phản kháng phát ra lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ thì điện áp
trong mạng điện sẽ tăng ,ngược lại nếu thiếu công suất phản kháng điện áp
trong mạng sẽ giảm.Vì vậy để đảm bảo chất lượng của điện áp ở các hộ tiêu thụ
trong mạng điện và trong hệ thống ,cần tiến hành cân bằng sơ bộ công suất phản
kháng.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống:
∑Q
F

c
: tổng công suất phản kháng do điện dung của các đường dây
sinh ra
∑∆Q
b
: tổng tổn thất công suất phản kháng trong các trạm biến áp
∑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 =P* tgφ (1.3.3)
Từ cosφ= 0.85 ta suy ra tgφ= 0.62
Ta có bảng số liệu sau:
bảng 1.3.1:công suất phản kháng của các phụ tải
Các hộ phụ tải 1 2 3 4 5 6
6
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
Q(MVAr) 22.31
1

S(MVA) 42.35 35.29 41.18 23.53 31.76 47.06
cosφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85
Bảng 1.3.2 Số liệu tính toán của các hộ phụ tải
7
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
Chương 2 Dự kiến các phương án nối dây của mạng điện
và so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật
2.1 Mở đầu
Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng diện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ
của nó .Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất , đảm bảo
độ tin cậy cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận
tiện và an toàn trong vận hành ,khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận
các phụ tải mới.
Từ sơ đồ mặt bằng của nguồn điện và các phụ tải đã cho chúng ta có thể
đưa ra các phương án nối dây cho mạng điện trên.Qua tiến hành đánh giá sơ bộ
chúng ta có thể giữ lại 4 phương án sau và tiến hành tính toán các thông số cơ
bản của các phương án này
2.2 Phương án nối dây 1
2.2.1 Sơ đồ nối dây

N
1

6
2
5
3

8
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc

Cống suất
truyền tải
,MVA
Chiều dài
đoạn đường
dây ,km
Điện áp vận
hành,kv
Điện áp định
mức của cả
mạng diện ,kv
N-1 36+j 22.31 70.71 110.4
N-2 30+j 18.592 78.1 102.53
N-3 35+j 21.691 85.44 110.26
N-4 20+j 12.395 121.66 91.2
N-5 27+j 16.733 80.62 98.26
N-6 40+j 24.79 60.83 114.89
Bảng 2.1 Điện áp vận hành trên các đoạn đường dây và điện áp vận hành
của cả mạng điện
Điện áp vận hành tính trong phương án này có thể dùng làm điện áp vận
hành chung cho các phương án tiếp theo.
2.2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn trên mỗi đoạn đường dây
của phương án đã chọn
Các mạng điện 110kv được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên
không.Các dây dẫn được sử dụng là dây nhôm lõi thép (AC). Đối với mạng
9
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
điện khu vực ,các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện
nghĩa là :
kt

S
I =
A (2.3)
Trong đó :
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
Đoạn N-1
∗
S
=(36+ j22.31)+(30+j18.592)=66+j40.902 MVA
Aax 77.20310*
110*32
902.4066
Im
3
22
=
+
=

Chọn Ftc=95 mm
2
Đoạn N-3
10
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
MVAjjjS 09.3455)395.1220()691.2135(
+=+++=
∗
AI 8.16910*
110*3*2
09.3455
3
22
max
=
+
=
2
kt
4.154
1.1
8.169
F mm==
Chọn F
tc
= 150 mm
2
Đoạn 3-4
AI 75.6110*
2*3*110

=
2
05.188
1.1
86.206
mmF
kt
==
Chọn F
tc
=185 mm
2
Đoạn 5-6
AI 36.8310*
110*3*2
733.1627
3
22
max
=
+
=
AF
kt
78.75
1.1
36.83
==
Chọn F
tc

và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn đường dây.
2.2.4 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện trong trường hợp
vận hành bình thường và trong chế độ sự cố
Tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường dây trong chế dộ vận hành bình thường
được tính bằng công thức
(%)100*
**
2
dmU
xQrP
U
iiii
ibt
∑ ∑
+
=∆
(2.4)
Trong đó
∆U
ibt
: tổn thất điện áp trên đoạn đường dây thứ i,%
Pi, Qi

: Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đoạn
đường dây thứ i
r
i
, x
i
: điện trở và điện kháng đơn vị của đoạn đường dây thứ i

(%) ∆U
sc
(%)
N-1 8.2 16.4 3-4 2.5 5
1-2 3 6 N-6 7.1 14.2
N-3 6.6 13.2 6-5 5.1 10.2
Bảng 2.3 Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện
Từ bảng số liệu trên ta có:
12
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
Tổng tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-1-2 trong chế độ vận hành bình
thuờng và trong chế độ sự cố là :
∆U
N-1-2 bt
=8.2+3=11.2 %
Trên đoạn đường dây này ta nhận thấy sự cố đứt một mạch đường dây ở đoạn
N-1 là nguy hiểm hơn trường hợp dứt một mạch đường dây ở đoạn 1-2 . Do đó
ta có tổn thất điện áp trong chế độ sự cố là:
∆U
N-1-2sc
=16.4+3=19.4 %
Tương tự như vậy đối với đoạn đường dây N-3-4 ta có:
∆U
N-3-4bt
=6.6+2.5=9.1 %
∆U
N-3-4 sc
=13.2+2.5=15.7 %
Đối với đoạn đường dây N-6-5
∆U

:Dòng điện cho phép ứng với kiểu dây dẫn đã chọn
Ta có bảng số liệu sau:
Đoạn đường
dây
Kiểu dây dẫn Dòng điện
cho phép
I
cp
(A)
Dòng điện sự
cố I
sc
(A)
Kết luận
N-1 AC-185 510 407.54
1-2 AC-95 330 185.24
N-3 AC-150 445 339.6
3-4 AC-70 265 123.5
N-6 AC-185 510 413.72
6-5 AC-70 265 151.56
Bảng 2.4
Từ bảng số liều trên ta nhận thấy tất cả các tiết diện của dây dẫn đã chọn đều
thoả mãn điều kiện phát nóng .
2.3 Phương án nối dây 2
13
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
2.3.1 Sơ đồ nối dây
Hình 2.2.2 Sơ đồ nối dây phương án 2
Các số liệu tính toán cho phương án 2
Đoạn đường dây Công suất truyền tải

trong chế độ sự cố.
Tính toán tương tự như đối với phương án 1 ta có bảng số liệu sau đây:
Đoạn
đường
dây
Kiểu dây
dẫn
Chiều dài
L(km)
R
0
(Ω/km) X
0
(Ω/km) ∆U
bt
(%) ∆U
sc
(%)
N-1 AC-185 70.71 0.17 0.409 8.2 16.4
1-2 AC-95 41.23 0.33 0.429 3.05 6.1
N-3 AC-150 85.44 0.21 0.416 9.08 18.16
3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.46 5.92
N-5 AC-70 80.62 0.45 0.44 6.5 13
N-6 AC-120 60.83 0.27 0.423 5.4 10.8
Đoạn
đường dây
Cống suất
truyền tải
I
max

= 16.4+3.05=19.45 %
Đoạn đường dây N-3-4
∆U
bt
= 9.08+2.46=11.54 %
∆U
sc
= 18.16+2.46=20.62 %
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-3-4bt
=11.54%
Tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sự cố là :
∆U
N-3-4sc
= 20.62 %
2.4 Phương án nối dây 3
2.4.1 Sơ đồ nối dây
N
1 6
2
5
3
4
2.4.2 Các số liệu tính toán trong phương án
Đoạn đường dây Công suất truyền tải Chiểu dài đường
16
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
(MVA) dây(Km)

N-3 82+j50.82 253.17 230.15 185 506.34 510
3-4 20+j12.395 61.75 56.13 70 123.5 265
3-5 27+j16.733 83.36 75.78 70 166.72 265
N-6 40+j24.79 123.5 112.27 120 247 380
Các tiết diện đã chọn đều thoả mãn điều kiện phát nóng.
2.4.4 Tính tổn thất điện áp
Tính toán tương tự như đối với các phương án trên ta có bảng số liệu sau:
Đoạn
đưởng
dây
Kiểu dây
dẫn
Chiều dài
(Km)
R
0
(Ω/km) X
0
(Ω/km) ∆U
bt
(%) ∆U
sc
(%)
N-1 AC-185 70.71 0.17 0.409 8.2 16.4
1-2 AC-95 41.23 0.33 0.429 3.05 6.1
N-3 AC-185 85.44 0.17 0.409 12.26 24.52
3-4 AC-70 41.23 0.45 0.44 2.5 5
3-5 AC-70 70.71 0.45 0.44 5.7 11.4
N-6 AC-120 60.83 0.27 0.423 5.4 10.8
Từ bảng số liệu thu đựơc ta có :

2.5.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra điều kiện phát nóng
Tính toán tương tự như những phương án trên ta có bảng số liệu sau đây:
Đoạn
đường
dây
Công suất
truyền tải
I
max
(A) F
kt
(mm
2
)
F
tc
(mm
2
) I
sc
(A) I
cp
(A)
N-1 36+j22.31 111.15 101.04 95 222.3 330
N-2 30+j18.592 92.6 84.2 70 185.2 265
N-3 55+j34.09 170 154.4 150 340 445
3-4 20+j12.395 61.74 56.13 70 123.48 265
N-5 27+j16.733 83.36 75.78 70 166.72 265
N-6 40+j24.79 123.5 112.27 95 247 330
Sau khi tính toán ta nhân thấy tất cả các tiết diện đã chọn đều thoả mãn điều

Tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện ở chế độ sự cố là :
∆U
N-3-4
= 18.16 + 2.46=20.62 %
2.6 Phương án nối dây 5
2.6.1 Sơ đồ nối dây của mạng điện
19
1
2 3 4
5
6
N
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
2.6.2 Tính toán phương án
 Tính các dòng công suất chạy trên các đoạn đường dây
Xét đoạn mạch vòng N-5-6
Để xác định các dòng công suất ta cần giả thiết rằng ,mạng điện đồng nhất và tất
cả các đoạn đường dây đều có cùng một đoạn tiết diện.Như vậy dòng công suất
chạy trên đoạn đường dây N-5 bằng:
MVAj
jj
lll
lSllS
S
NN
NN
N
51.1725.28
25.6383.6062.80
83.60*)79.2440()83.6025.63(*)733.1627(

+=
++
++++
=
++
++
=
−−−
−−−
−
Công suất chạy trên đoạn đường dây 5-6 bằng:
S
5-6
= S
N-5
– S
5
= (28.25+j 17.51)- (27+j16.733)=1.25+j 0.777 MVA
 Tính tiết diện của dây dẫn trong mạch vòng trên
20
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
Dòng điện chạy trên đoạn đường dây N-5 là:
AI
N
45.17410*
110*3
51.1725.28
3
22
5

2
5-N
51.217
1.1
3.239
F mm==
Chọn dây dẫn AC-185 có I
cp
= 510A
Dòng điện chạy trên đoạn đường dây 5-6 là:
AI 725.710*
110*3
777.025.1
3
22
65
=
+
=
−
Tiết diện dây dẫn bằng
2
6-5
023.7
1.1
725.7
F mm==
Chọn dây dẫn AC-70 có I
cp
= 265 A

=
−
<I
cp
= 510 A
vậy tiết diện đã chọn là phù hợp
Xét sự cố đứt đoạn đường dây N-5
Dòng điện chạy trên đoạn đường dây 5-6 là:
AI
sc
16710*
110*3
733.1627
3
22
65
=
+
=
−
< I
cp
= 265 A
vậy tiết diện đã cho là phù hợp
Dòng điện sự cố chạy trên đoạn đường dây N-6
AI
scN
7.41310*
110*3
523.4167

%27.14100*
110
89.24*523.413411.10*67
%
2
6
=
+
=∆
−
N
U
Tổn thất điện áp trên đoạn 5-6 là:
%2.10100*
110
83.27*733.164625.28*27
%
2
65
=
+
=∆
−
U
Khi ngừng đoạn đường dây N-6
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây N-5là
%88.20100*
110
54.33*523.4193.16*67
%

dây
Công suất
truyền tải
I
max
(A) F
kt
(mm
2
)
F
tc
(mm
2
) I
sc
(A) I
cp
(A)
N-1 36+j22.31 111.15 101.04 95 222.3 330
N-2 30+j18.592 92.6 84.2 70 185.2 265
N-3 55+j34.09 170 154.4 150 340 445
3-4 20+j12.395 61.74 56.13 70 123.48 265
Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây còn lại trong mạng điện là:
Đoạn Kiểu dây Chiều R
0
(Ω/km) X
0
(Ω/Km) ∆U
bt

+ a
vh
) K + ∆A*c (3.1)
Trong đó :
Z:hàm chi phí tính toán hàng năm
a
tc
:hệ số hiệu quả của vốn đầu tư .a
tc
=0.125
23
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
a
vh
:hệ số vận hành đối với các đường dây trong mạng điện.
a
vh
=0.04
∆A:Tổng tổn thất điện năng hàng năm
C : giá 1Kwh điện năng tổn thất :c=500 đ
K : tổng các vốn đầu tư về đường dây
Tính K
K= ∑1.8*k
0i
*l
i
(3.2)
Trong đó :
k
0i

P
imax
,Q
imax
: công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây
ở chế độ phụ tải cực đại
R
i
: điện trở tác dụng của đoạn đưòng dây thứ i
U
dm
: điện áp định mức của mạng điện
Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể được tính theo công thức:
τ= (0.124+ T
max
*10
-4
)
2
*8760 (3.5)
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 toản hàm chi phí tính toán hàng năm đối với từng phưong án
3.2 Tính toán các phưong án
3.2.1 Phương án 1
Tính K cho mỗi đoạn đưòng dây

i
(*10
6
đ)
N-1 AC-185 70.71 392 49893
24
Thiết kế mạng lưới điện khu vực Nguyễn Văn Bắc
1-2 AC-95 41.23 224 16624
N-3 AC-150 85.44 336 51674
3-4 AC-70 41.23 168 12468
N-6 AC-185 60.83 392 42922
6-5 AC-70 63.25 168 19127
Bảng 3.1 Chi phí trên mỗi đoạn đường dây
Vậy ta có tổng chi phí xây dựng đường dây trong phương án 1 là :
K=∑K
i
= 192708*10
6
đ
Tính tổn thất công suất trên các đoạn đường dây
Xét đoạn N-1
)(619.2
2
71.70*17.0
*
110
902.4066
2
22
max1

+ a
vh
)*K + ∑∆P
max
*τ*c
= (0.125 +0.04)*192708*10
6
* +11.054*3411*500*10
3
=5.06*10
10
đ
3.2.2 Phương án 2
Tính toán tương tự như đối với phương án trên ta có bảng số liệu sau
Đoạn
đường
dây
Kí hiệu
dây dẫn
Cống suất
truyền tải
Chiều
dài
đây
dẫn
R
0
(Ω/km)
∆P
max