Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 1 - Lớp TC-ĐL
MỤC LỤC
PHẦN I 4
THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN 4
CHƯƠNG I 5
CÁC LỰA CHỌN KỸ THUẬT CƠ BẢN 5
1.1. Phân tích nguồn điện cung cấp và phụ tải: 5
1.1.1. Phụ tải: 5
1.1.2. Nguồn điện: 5
1.2. Định hướng cơ bản: 6
CHƯƠNG II 7
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 7
2.1. Cân bằng công suất tác dụng : 7
2.2. Cân bằng công suất phản kháng : 8
CHƯƠNG III 10
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN KỸ THUẬT
CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN. 10
3.1. Dự kiến phương thức vận hành của các nhà máy điện: 10
3.1.1. Chế độ phụ tải cực đại: 10
3.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 10
3.1.3. Trường hợp sự cố: 11
3.1.4. Tổng kết : 12
3.2. Các phương án nối dây của mạng lưới điện: 12
3.3. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án: 15
3.3.1 Phương án I: 19
3.3.3 Phương án II 26
3.3.2 Phương án III 28
3.3.3 Phương án IV 31
3.3.5 Phương án V : 34

6.2. Chế độ phụ tải cực tiểu: 62
6.2.1 Nhánh đến phụ tải 1: 64
6.2.2 Nhánh NĐ-4-3-HT : 67
6.3 Chế độ sau sự cố: 71
6.3.1. Xét sự cố đứt một mạch đường dây kép lúc phụ tải cực đại: 71
6.3.2 Xét sự cố hỏng một tổ máy phát lúc phụ tải cực đại 79
CHƯƠNG VII 83
TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU
CHỈNH ĐIỆN ÁP 83
7.1. Xác định điện áp tại các nút: 83
7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại (Ucs=121 kV): 84
7.1.2 Chế độ phụ tải min: 85
7.1.3 Chế độ sau sự cố: 87
7.2. Lựa chọn phương án điều chỉnh điện áp: 91
7.2.1. Phụ tải 1: 93
7.2.2. Bảng tổng kết thông số của các đường dây trong mạng điện: 95
CHƯƠNG VIII 96
TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG
ĐIỆN 96
8.1. Tính toán tổn thất trong mạng điện: 96
8.1.1. Tính tổn thất công suất tác dụng: 96
8.1.2. Tính tổn thất điện năng: 96
8.2. Vốn đầu tư cho mạng điện: 97
8.2.1. Vốn đầu tư cho đường dây: 97
8.2.2. Vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp: 97
8.2.3. Tổng vốn đầu tư cho mạng điện: 97
8.3. Tính giá thành tải điện: 97
8.4. Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện: 98
PHẦN II 99
eBook for You

Các thông số của phụ tải và nguồn điện:
1.1.1. Phụ tải:
Phụ tải
1
2
3
4
5
6
7
8
9
P
max
(MW)
30
36
42
38
24
30
30
30
26
Cosϕ
0,90
0,90
0,92
0,92
0,88

KT
KT
KT
KT
KT
T
KT
U
dm
(kV)
10
10
10
10
10
10
10
10
10
T
max
= 5000h
Phụ tải cực tiểu bằng 50% phụ tải cực đại.
1.1.2. Nguồn điện:
Mạng điện được thiết kế bao gồm một nhà máy nhiệt điện và nút hệ
thống cung cấp cho 9 phụ tải. Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy
có công suất định mức là 55 MW, công suất đặt: P
ĐNĐ
= 4.55 = 220 MW. Hệ
số công suất Cosϕ = 0,85

những cột néo, góc.
Bố trí dây dẫn: theo hình tam giác đều với khoảng cách trung bình hình
học là 5m
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 7 - Lớp TC-ĐL
CHƯƠNG II
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN
2.1. Cân bằng công suất tác dụng :
Để đảm bảo cho mạng điện làm việc ổn định, đảm bảo cung cấp điện
cho các hộ phụ tải thì nguồn điện phải cung cấp đầy đủ cả về công suất tác
dụng và công suất phản kháng cho các phụ tải, tức là mỗi thời điểm luôn
luôn tồn tại cân bằng giữa nguồn công suất phát và nguồn công suất tiêu thụ
cộng với công suất tiêu tán trên đường dây và máy biến áp.
Mục đích của phần này ta tính toán xem nguồn điện có đáp ứng đủ
công suất tác dụng và công suất phản kháng không, Từ đó sinh ra phương
thức vận hành cụ thể cho nhà máy điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên
tục cho các phụ tải cũng như chất lượng điện năng.
Khi tính toán sơ bộ ta coi tổn thất công suất tác dụng trên đường dây
và máy biến áp là không đổi. Nó được tính theo % công suất của phụ tải cực
đại.
Cân bằng công suất tác dụng trong mạng điện được biểu diễn bằng
công th?c sau:
ΣP
F
= ΣP
YC
= m.ΣP
PT

MĐ
= 5%.286 = 14,30 (MW)
- ΣP
TD:
Tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy điện
( Đối với nhiệt điện ta lấy bằng 10%.ΣP
F
)
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 8 - Lớp TC-ĐL
ΣP
TD
=10%.220 = 22 (MW)
- ΣP
DT
: Tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống, vì hệ thống
có công suất vô cùng lớn nên công suất dự trữ lấy ở hệ thống, nghĩa là ΣP
DT
= 0
Do đó ta có tổng công suất tác dụng yêu cầu của mạng điện ở chế độ
phụ tải cực đại :
ΣP
YC
=286 + 14,30 + 22 = 322,30 MW
Giả sử nhà máy phát 85% công suất, ta có :
P
F1
= 85%. 220 = 187 (MW)
Trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp cho các phụ tải

Trong đó :
- Tổng CSPK của NMNĐ phát ra
Q
NĐ
= P
F
. tgϕ
F
= 187 x 0,6197 = 115,88 (MVAr).
Công suất phản kháng từ hệ thống:
Q
HT
= P
HT
. tg ϕ
HT
= 135,30 x 0,6197 = 83,84 (MVAr)
Như vậy tổng công suất phản kháng phát từ các nguồn điện là:
ΣQ
F
= Q
NĐ
+ Q
HT
= 115,88 +83,84 = 199,72 (MVAr)
- m: Là hệ số đồng thơì, lấy m = 1,
- ΣQ
PT
: Là tổng CSPK của phụ tải,
- Σ∆Q

trong phương trình cân bằng.
Ta có: ΣQ
PT
= Σ(P
PT
. tg ϕ
PT
) = 139,6 (MVAR)
Σ∆Q
BA
= 15%.ΣQ
PT
= 0,15 . 139,6 = 20,94 (MVAR)
ΣQ
TD
= ΣP
TD
.tg ϕ
TD
= 22 . 0,6197 = 13,63(MVAR)
( Vì cosϕ
TD
= 0,85 thì tgϕ
TD
= 0,6197 )
Do đó ta có tổng công suất phản kháng yêu cầu của mạng điện ở chế
độ phụ tải cực đại :
∑Q
yc
= 139,6 + 19,36 + 13,63 = 172,89 (MVAr)

+ P
td
Thay số vào ta có :
ΣP
YC
= 286 + 14,30 + 22 = 322,30 (MW)
Nhà máy phát công suất kinh tế 85% công suất, ta có :
P
F1
= 85%. 220 = 187 (MW)
Lượng tự dùng của nhà máy là :
P
td1
= 10%.220= 22 (MW)
Nhà máy phát lên lưới là : 187 - 22 = 165 (MW)
Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
P
F2
= ΣP
yc
- P
F1
= 322,30 - 187 = 135,30 (MW)
3.1.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:
Theo đồ án ở chế độ phụ tải cực tiểu thì phụ tải bằng 50% phụ tải cực
đại, do đó công suất yêu cầu:
∑P
YCmin
= 50%.∑P
YCmax

⇒ P
F1sc
= 100% .3.55 = 165 (MW)
Lượng tự dùng của NM là :
P
td1
= 10% . 165 = 16,5 (MW)
Lượng công suất phát lên lưới là: 187 - 16,5 = 148,5 (MW)
Nút Hệ thống phải đảm nhận một lượng công suất phát là :
P
F2
= ΣP
yc
- P
F1
= 322,3 – 148,5 = 173,8 (MW)
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 12 - Lớp TC-ĐL
3.1.4. Tổng kết :
Ta có bảng tổng kết phương thức vận hành của nhà máy trong các chế độ sau :
Chế độ vận
hành
Nhà máy điện
Hệ thống
Phụ tải cực đại
- 4 tổ máy phát 85% công suất
- Phát lên hệ thống 165 MW
Cung cấp cho phụ tải 135,3
MW

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 13 - Lớp TC-ĐL
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Vận hành đơn giản, linh hoạt
và có khả năng phát triển.
Kết hợp với việc phân tích nguồn và phụ tải ở trên nhận thấy: cả 9
phụ tải đều là hộ loại I. yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao. Do đó phải sử
dụng các biện pháp cung cấp điện như: lộ kép. mạch vòng.
Với các nhận xét và yêu cầu trên đưa ra các phương án nối dây sau:
16
PT1
PT2
PT6
15
14
13
12
11
PT3
10
Hệ thống
9
NM.Điện
8
PT4
7
6
5
4
PT7
3

PT6
15
14
13
12
11
PT3
10
Hệ thống
9
NM.Điện
8
PT4
7
6
5
4
PT7
3
PT8
2
1
PT5
PT9
0
0
1
2
3
4

6
5
4
PT7
3
PT8
2
1
PT5
PT9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Phương án 3.
eBook for You

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Phương án 4.
16
PT1
PT2
PT6
15
14
13
12
11
PT3
10
Hệ thống

14
15
16
Phương án 5.
3.3. Tính toán kỹ thuật cho từng phương án:
Lựa chọn điện áp tải điện cho hệ thống:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 16 - Lớp TC-ĐL
Việc chọn cấp điện áp vận hành cho mạng điện là một vấn đề rất quan
trọng, nó ảnh hưởng đến tính vận hành kinh tế kỹ thuật của mạng điện.
Tuỳ thuộc vào giá trị công suất cần truyền tải và độ dài tải điện mà ta
chọn độ lớn của điện áp vận hành sao cho kinh tế nhất.
Nên công suất truyền tải lớn và tải đi xa ta dùng cấp điện áp lớn lợi
hơn, vì rằng giảm được đáng kể lượng công suất tổn thất trên đường dây và
trong máy biến áp, tuy nhiên tổn thất do vầng quang điện tăng và chi phí cho
cách điện đường dây và máy biến áp cũng tăng, Do vậy ta cần cân nhắc kỹ
lưỡng để chọn ra cấp điện áp vận hành hợp lý nhất cho mạng điện.
Ở đây điện áp vận hành của mạng điện được xác định theo công thức
kinh nghiệm Still :
U = 4,34.
P.16L +
- P là công suất đường dây cần chuyền tải (MW),
- L là khoảng cách cần chuyền tải công suất,
- U là điện áp định mức vận hành (KV) ,
Trường hợp công suất lớn và khoảng cách truyền tải đến 1000 km thì ta
cần phải sử dụng công thức sau của Zalesski:
U
dmi
=

dm1
= 4,34
76,15 16.30+
= 102,349 kV
∗
Đối với đoạn đường dây NĐ-4-3-HT ta có:
Công suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ-4 :
P
N-4
= P
F
– P
NI
– ∆P
NI
Trong đó : P
F
là công suất phát lên lưới của nhà máy trong chế độ
max không kể tự dùng
P
NI
= P
1
+ P
2
+ P
5
+ P
8
= 120 (MW)

NM.Điện
8
PT4
7
6
5
4
PT7
3
PT8
2
1
PT5
PT9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

4 -3
= ( 42 + j17,892) – (1 + j 0,42)
= 41 + j17,472 (MVA)
Vậy lượng công suất cấp cho hệ thống qua phụ tải 4 là :
P
4-3 -HT
= 1 (MW)
Vậy điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-4 là
U
ND-4
= 4,34 = 111,48 (kV)
Đoạn nguồn điện – nút i: Tính toán hoàn toàn tương tự, ta có bảng sau:
Tuyến đường dây
Chiều dài
L(Km)
Công suất
P(MW)
Điện áp tính toán
U(KV)
NĐ-1
76,15
30
102,3
NĐ-2
82,46
36
111,37
NĐ-5
70,71
24

80,62
26
96,717
Từ kết quả tính toán ta chọn điện áp định mức cho mạng thiết kế là 110 kV
40 + 16 .38
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 19 - Lớp TC-ĐL
3.3.1 Phương án I:
a. Lựa chọn tiết diện dây dẫn:
Theo thiết kế dự kiến dùng loại dây nhôm lõi thép (AC) đặt trên không
với khoảng cách trung bình hình học D
tb
=5 m. Thời gian sử dụng công suất
lớn (T
max
=5000h). điện áp cao và công suất truyền tải lớn. nên tiết diện dây
được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế(J
kt
) sau đó kiểm tra lại
điều kiện phát nóng. tổn thất điện áp lúc bình thường cũng như khi sự cố.
điều kiện độ bền cơ. tổn thất vầng quang.
Để chọn tiết diện thì dựa vào biểu thức sau :
.
J
I
=F
kt
max
tt

7
6
5
4
PT7
3
PT8
2
1
PT5
PT9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
eBook for You

Công suất truyền tải trên đường dây liên lạc NĐ-4 :
P
NĐ-4
= P
F
- P
NI
- ∆P
NI
Trong đó : P
F
là công suất phát lên lưới của nhà máy trong chế độ
max sau khi tính công suất tự dùng, bằng 165MW (chương 2)
P
NI
= P
1
+ P
2
+ P
8
+ P
5
∆P
NI
= 5% P
NI
P
NĐ-4
= 165 - 120 - 5%.120 = 39 (MW).

4-3
+ S
4-3
= ( 42 + j17,892) – (1 + j0,42)
= 41 + j17,472 (MVAr)
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 21 - Lớp TC-ĐL
Dòng công suất do nguồn truyền vào phụ tải 1 là :
S
NĐ-1
= 30 + j14,52MVA
Tương tự ta có :
S
NĐ-2
= 36 + j17,42 MVA
S
NĐ-5
= 24 + j12,96 MVA
S
NĐ-8
= 30 + j16,2 MVA
Dòng công suất do hệ thống truyền vào phụ tải 6,7,9 là:
S
HT-6
= 30 + j16,2 MVA
S
HT-7
= 30 + j14,52 MVA
S

Xét trường hợp đứt một mạch đường dây NĐ-4 khi đó dòng điện sự cố là:
I
sc1
= 2. I
NĐ-4max
= 2.111,23 = 222,46 A
Như vậy: I
sc1
≤ I
cp
= 380 A
Khi ngừng một tổ máy phát của NM thì 3 máy phát còn lại của NM sẽ
phát 100% công suất. Lúc này tổng công suất của nhà máy là :
P
F
= 165 MW
P
td
= 10%.165 = 16,5 MW
Dòng công suất chạy trên đường dây NĐ-4 là:
P
NĐ-4
= 165 - 16,5 - 120 - 5%.120 = 22,5 (MW)
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng lưới điện
Lê Văn Lâm - 22 - Lớp TC-ĐL
Q
NĐ-4
= P
NĐ-4

Dòng công suất chạy từ hệ thống cung cấp cho phụ tải 3 là:
S
HT-3
= S
3
+ S
3-4
= 42 + j17,892 + 15,5 + j6,595
= 57,5 + 24,48 (MVA)
Đối với cácđoạn khác ta tính toán tương tự kết quả cho ở trong bảng sau:
Lộ dây
P, MW
Q, MVAr
Imax(A)
Ftc(mm
2)
Icp(A)
Isc1(A)
Isc2(A)
NĐ-1
30
14,52
87,46
95
330
174,93
NĐ-2
36
17,42
104,95

265
5,6
44,205
HT-3
41
17,472
116,95
120
380
233,9
164,01
HT-6
30
15,5
88,61
95
330
177,23
HT-7
30
14,52
87,46
95
330
174,93
HT-9
26
14,04
77,54
95

i
: Điện trở tác dụng .
X
i
: Điện kháng chạy trên đoạn đường dây thứ i
n: Số mạch đường dây.
Trong đồ án này yêu cầu điều chỉnh điện áp là khác thường. Do vậy
tổn thất điện áp phải thõa mãn điều kiện sau :
+ Trong chế độ phụ tải cực đại:
U%∆
≤
(10-15)%
+ Trong chế độ sự cố :
sc
U%∆
≤
(15-20)%
Các thông số của đường dây với D
tb
= 5m tra được như sau:
Với đường 2 lộ:
L.b.2=B
2
L.x
=X
2
L.r
=R
0
0

tb
= 5m . ta có :
r
0
= 0.17(Ω/km)
x
0
= 0.409 (Ω/km)
b
0
= 2.84.10
-6
(S/km)
Ta có bảng thông số của các đoạn đường dây như sau:
Lộ dây
F
tc
(m
m
2
)
L(km
)
r
0
(Ω/k
m
x
0
(Ω/k

2,65
13,61
17,69
437,04
NĐ-5
70
70,71
0,46
0,44
2,58
16,26
15,56
364,86
NĐ-8
95
58,31
0,33
0,429
2,65
9,62
12,51
309,04
NĐ-4
120
40
0,27
0,423
2,69
5,40
8,46

67,08
0,33
0,429
2,65
11,07
14,39
355,52
HT-9
95
80,62
0,33
0,429
2,65
13,30
17,29
427.29
Ta tính tổn thất điện áp cho đoạn NĐ-4.
ΔU
NĐ-4
% = (39.5,4 + 16,6 . 8,46).100/110
2
= 2,90 (%)
Tổn thất trên đoạn 4-3 là :
ΔU
4-3
% = (1.9,76 + 0,42 . 9,33).100/110
2
= 0,11 (%)
Tổn thất trên đoạn 3- HT là :
ΔU

95
4,06
8,12
NĐ-4
120
2,90
5,80
4-3
70
0,11
0,23
HT-3
120
3,15
6,29
HT-6
95
4,79
9,57
HT-7
95
4,47
8,94
HT-9
95
4,86
9,73
Do đó trong chế độ phụ tải max, giá trị tổn thất điện áp lớn nhất là:
ΔU
maxbt