Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 1 -
Chơng I
Phân tích nguồn và phụ tải
I- Các số liệu về nguồn cung cấp và phụ tải
1. Sơ đồ địa lý
Hình 1.1 - Sơ đồ địa lý lới điện thiết kế
2. Những số liệu về nguồn cung cấp
Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp đó là hệ thống điện và
nhà máy nhiệt điện.
a). Hệ thống điện
Hệ thống điện có công suất vô cùng lớn, hệ số công suất trên thanh góp
110kV của hệ thống cos = 0,8. Vì vậy cần phải có sự liên hệ chặt chẽ giữa hệ
thống và nhà máy điện để có thể trao đổi công suất giữa hai nguồn cung cấp khi
cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thờng trong các chế độ
vận hành. Mặt khác, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn cho nên chọn hệ thống
là nút cân bằng công suất và nút cơ sở về điện áp. Ngoài ra, do hệ thống có công
suất vô cùng lớn cho nên không cần phải dự trữ công suất trong nhà máy nhiệt
điện, nói cách khác công suất tác dụng và phản kháng dự trữ sẽ đợc lấy từ hệ
thống điện.
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 2 -
b). Nhà máy nhiệt điện
- Công suất đặt : P = 3 x 80 = 240 MW
- Hệ số công suất : cos = 0,8
- Điện áp định mức : U
đm
= 10,5 kV

16
17
10
18
15
22
16
cos
0,9
0,9
0,9
0,85
0,92
0,9
0,9
0,92
0,9
Q
max
(MVAr)
12,59
13,56
15,5
21,07
8,52
17,44
14,4
18,74
15,5
Q

10,87
20
16,67
23,91
17,78
Loại hộ phụ tải
I
III
I
I
I
I
III
I
I
Yêu cầu ĐCĐA
T
KT
T
KT
T
T
T
KT
T
ĐA thứ cấp (kV)
22
22
22
22

tt
= mP
pt
+ P
mđ
+ P
td
+ P
dtr
Trong đó:
+ P
đm
là tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy nhiệt điện
Công suất phát kinh tế của các máy phát nhiệt điện thờng bằng (80ữ90%)P
đm
.
Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế bằng 85%P
đm
, nghĩa là:
P
NĐ
= P
KT
= 85%P
đm
= 0,85 x 4 x 60 = 204 MW
+ P
HT
là công suất tác dụng lấy từ hệ thống
+ P

+ P
dtr
là tổng công suất tác dụng dự trữ của toàn hệ thống.
Khi cân bằng sơ bộ có thể lấy P
dtr
= 10%P
pt
, đồng thời công suất dự trữ
cần phải bằng công suất định mức của tổ máy phát lớn nhất đối với hệ thống
điện không lớn. Bởi vì hệ thống điện có công suất vô cùng lớn cho nên công suất
dự trữ đợc lấy từ hệ thống, nghĩa là P
dtr
= 0.
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 4 -
Công suất tiêu thụ trong mạng điện có giá trị:
P
tt
= 282 + 14,1 + 24 = 320,1 MW
Trong chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho các phụ tải
bằng:
P
HT
= P
tt
- P
NĐ
= 320,1 - 204 = 116,1 MW

F
= 204 x 0,75 = 153 MVAr
+ Q
HT
là công suất phản kháng do hệ thống cung cấp
Q
HT
= P
HT
x tg
HT
= 116,1 x 0,75 = 87,08 MVAr
+ Q
pt
là tổng công suất phản kháng cực đại của các phụ tải
Theo bảng số liệu về phụ tải ở chơng I ta có : Q
pt
= 137,32 MVAr
+ Q
B
là tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp
Ta lấy : Q
B
= 15% x Q
pt
= 0,15 x 137,32 = 20,6 MVAr
+ Q
L
là tổng tổn thất công suất phản kháng trên đờng dây của mạng điện.
+ Q

là tổng công suất phản kháng tiêu thụ trong mạng điện.
Thay số vào ta có:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 5 -
Q
tt
= 137,32 + 20,6 + 21,12 = 179,04 MVAr
Tổng công suất phản kháng do hệ thống và nhà máy nhiệt điện phát ra:
Q
F
+ Q
HT
= 153 + 87,08 = 240,08 MVAr
Từ các kết quả tính toán trên nhận thấy rằng, công suất phản kháng do các
nguồn cung cấp là 240,08 MVAr lớn hơn công suất phản kháng tiêu thụ là
179,04 MVAr vì vậy không cần bù công suất phản kháng trong lới điện thiết
kế.
Chơng III
Lựa chọn điện áp
I- Nguyên tắc chọn
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 6 -
Điện áp định mức của mạng điện ảnh hởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh
tế - kỹ thuật, cũng nh các đặc trng kỹ thuật của mạng điện.
Điện áp định mức của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công suất
của phụ tải, khoảng cách giữa các phụ tải và các nguồn cung cấp điện, vị trí

+ P
KT
là tổng công suất phát kinh tế của nhà máy nhiệt điện;
+ P
td
là tổng công suất tác dụng tự dùng trong nhà máy nhiệt điện;
Theo phần I chơng III ta có : P
KT
= 204 MW ; P
td
= 24 MW
+ P
N
là tổng công suất các phụ tải nối với NĐ
P
N
= P
1
+ P
2
+ P
3
+ P
4
+ P
5
= 26 + 28 + 32 + 34 + 20 = 140 MW
+ P
N
là tổn thất công suất trên các đờng dây do NĐ cung cấp

- Điện áp tính toán trên đoạn đờng dây NĐ-6:
kVxPlU
NDNDND
47,10833166,9634,41634,4
666
=+=+=

- Điện áp tính toán trên đoạn đờng dây HT-6:
kVxPlU
HTHTHT
18,433165134,41634,4
666
=+=+=

* Tính điện áp vận hành cho nhánh NĐ đến PT1:
kVxPlU
ND
39,9526161,6734,41634,4
111
=+=+=

Tính toán tơng tự cho các nhánh còn lại của mạng điện ta có bảng sau:
Bảng 3.1 : Bảng kết quả tính điện áp vận hành
Lộ đờng dây
l (km)
P (MW)
U (kV)
NĐ-1
67,1
26

72,8
30
102,04
HT-8
58,3
44
119,83
HT-9
64
32
104,16
Từ kết quả trên ta chọn điện áp tải điện cho mạng điện thiết kế là 110kV.
Chơng IV
Các phơng án nối dây của mạng
điện
Chọn phơng án tối u
I- Dự kiến các phơng án nối dây của mạng điện
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ
đồ nối điện của nó vì vậy các sơ mạng điện cần phải có chi phí nhỏ nhất, đảm
bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lợng điện năng yêu cầu của các hộ
tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả năng phát triển trong tơng lai
và tiếp nhận các phụ tải mới. Các hộ phụ tải loại I đợc cấp điện bằng đờng dây
hai mạch, các hộ phụ tải loại III đợc cấp điện bằng đờng dây một mạch.
Các yêu cầu chính đối với mạng điện:
- Cung cấp điện liên tục;
- Đảm bảo chất lợng điện;
- Đảm bảo tính linh hoạt cao;
- Đảo bảo an toàn.
eBook for You
§å ¸n tèt nghiÖp

dẫn thờng đuợc đặt trên các cột bê tông ly tâm hay cột thép tùy theo địa hình đ-
ờng dây chạy qua. Đối với các đờng dây 110 kV, khoảng cách trung bình hình
học giữa dây dây dẫn các pha bằng 5 m (D
tb
= 5 m).
Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn đợc chọn theo mật
độ kinh tế của dòng điện :
kt
J
I
F
max
=
Trong đó:
I
max
là dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ phụ tải cực đại, A;
J
kt
là mật độ kinh tế của dòng điện, A/mm
2
. Với dây AC và T
max
= 5500h
thì
J
kt
= 1 A/mm
2
.

thép cần phải có tiết diện F 70 mm
2
.
- Độ bền cơ của đờng dây trên không thờng đợc phối hợp với các điều kiện
về vầng quang của dây dẫn cho nên không cần phải kiểm tra điều kiện này.
- Để đảm bảo cho đờng dây vận hành bình thờng trong các chế độ sau sự cố
cần phải có điều kiện sau:
I
sc
k. I
cp
Trong đó:
I
sc
là dòng điện chạy trên đờng dây trong chế độ sự cố;
I
cp
là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn.
k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k = 0,8.
Số liệu về các dòng công suất đợc lấy ở Bảng 1.1 - trang 3.
** Cách thức tính tổn thất điện áp
Điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ đợc đặc trng bằng tần số của
dòng điện và độ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị
dùng điện. Khi thiết kế các mạng điện thờng giả thiết rằng hệ thống hoặc các
nguồn cung cấp có đủ công suất tác dụng để cung cấp cho các phụ tải do đó
không xét đến những vấn đề duy trì tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lợng của điện
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 14 -

, Q
i
là công suất chạy trên đờng dây thứ i;
R
i
, X
i
là điện trở và điện kháng của đờng dây thứ i;
Đối với đờng dây có hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp
trên đờng dây bằng:
U
i sc
% = 2 U
i bt
%
Sau đây ta sẽ tính cụ thể cho từng phơng án.
1. Phơng án I
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 15 -
Hình 4.7 - Sơ đồ chọn tiết diện và tính tổn thất điện áp phơng án I
a). Chọn tiết diện các dây dẫn của đờng dây NĐ-6
Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại :
A
xxU
S
I
dm
ND

===


Để không xuất hiện vầng quang trên đờng dây, cần chọn dây nhôm lõi
thép AC có tiết diện F = 95 mm
2
và dòng điện I
cp
= 330 A.
Sau khi chọn tiết diện tiêu chuẩn cần kiểm tra dòng điện chạy trên đờng
dây trong các chế độ sau sự cố. Đối với đờng dây liên kết NĐ-6-HT, sự cố có
thể xảy ra trong hai trờng hợp sau:
- Ngừng một mạch trên đờng dây;
- Ngừng một tổ máy phát điện.
Nếu ngừng một mạch của đờng dây thì dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I
1sc
= 2 x I
ND-6
= 2 x 96,06 = 192,12 A.
Nh vậy : I
1sc
= 192,12 A < k.I
cp
= 0,8 x 330 = 264 A
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 16 -
Khi ngừng một tổ máy phát điện thì ba máy phát còn lại sẽ phát 100%

Q
NĐ-6
= P
NĐ-6
x tg
F
= 15 x 0,48 = 7,2 MVAr
Nh vậy:
6ND
S

= 15 + j 7,2 MVA
Dòng công suất từ hệ thống truyền vào đờng dây HT-6 bằng:
666
=
NDHT
SSS

= 36 + j 17,44 - 15 - j 7,2 = 21 + j 10,24 MVA
Dòng điện chạy trên đờng dây NĐ-6 bằng:
A
xx
I
sc
66,4310.
11032
2,715
3
22
2

==


Tiết diện dây dẫn:
2
6
6
92,8
1
92,8
mm
J
I
F
kt
HT
HT
===


eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 17 -
Để không xuất hiện vầng quang trên đờng dây, ta chọn dây AC - 70 có I
cp
=265
A.
Khi ngừng một mạch của đờng dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I

Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại :
A
xxU
S
I
dm
ND
ND
79,7510.
11032
88,28
10.
32
33
1
1
===


Tiết diện dây dẫn:
2
1
1
79,75
1
79,75
mm
J
I
F

lnb
B
lx
n
Xlr
n
R
ooo
2
1
2
;
1
;
1
===
trong đó n là số mạch của đờng dây. Đờng dây hai mạch thì n = 2.
Tính toán đối với các đờng dây còn lại đợc tiến hành tơng tự nh đối với
đờng dây NĐ-1.
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 18 -
d). Tính tổn thất điện áp các đoạn đờng dây
* Đoạn đờng dây NĐ-6
- Tổn thất điện áp trong chế độ bình thờng
%06,7100.
110
72,2084,1594,1533
%

HT-6 sc
% = 0,44 x 2 = 0,88 %
* Đoạn đờng dây NĐ-1
- Tổn thất điện áp trong chế độ bình thờng
%85,4100.
110
76,1459,1243,1526
%
2
1
=
+
=

xx
U
btND
- Khi ngừng một mạch của đờng dây, tổn thất điện áp có giá trị:
U
NĐ-1 sc
% = 4,85 x 2 = 9,7 %
Kết quả tính các thông số của tất cả các đoạn đờng dây trong mạng điện
cho ở bảng dới.
Bảng 4.1: Kết quả chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp phơng án I.
Thông số
Các lộ đờng dây
NĐ-1
NĐ-2
NĐ-3
NĐ-4

18,74
15,5
I
btmax
, A
75,79
163,34
93,31
104,97
57,05
96,06
8,92
174,66
125,51
93,31
I
scmax
, A
151,58
0
186,62
209,94
114,1
192,12
61,31
0
251,02
186,62
F
tt

356
264
264
212
264
212
408
304
264
l, km
67,1
72,8
58,3
76,2
67,1
96,6
51
72,8
58,3
64
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 19 -
r
o
, /km
0,46
0,21
0,33

2,84
2,69
2,65
R,
15,43
15,29
9,62
12,57
15,43
15,94
11,73
12,38
7,87
10,56
X,
14,76
30,28
12,51
16,34
14,76
20,72
11,22
29,78
12,33
13,73
(B/2).10
-4
, S
1,73
0,997

0,88
0
9,54
9,1
U
maxbt
%
7,06
U
maxsc
%
14,12
2. Phơng án II
Hình 4.8 - Sơ đồ chọn tiết diện và tính tổn thất điện áp phơng án II
a). Chọn tiết diện các dây dẫn và tính tổn thất điện áp của mạng kín NĐ-3-4-
NĐ
* Xác định dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây trong mạch vòng NĐ-3-4-
NĐ
Để xác định dòng công suất chạy trên các đoạn đờng dây trong mạch
vòng NĐ-3-4-NĐ ta cần giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đoạn
đờng dây đều có cùng một tiết diện.
Dòng công suất chạy trên đoạn NĐ-3 bằng:
eBook for You
§å ¸n tèt nghiÖp
Gi¸o viªn híng dÉn : TS NguyÔn L©n Tr¸ng
Sinh viªn : NguyÔn Thanh Mai - HÖ thèng ®iÖn 2 - 20 -
( )
( ) ( ) ( )
MVAj
xjxj

15,1795,29
42,1905,3607,21345,1532
3434
+=
+−+++=
−+=
−−

C«ng suÊt ch¹y trªn ®o¹n 3-4 b»ng:
S
3-4
= S
N§-3
- S
3
= 36,05 + j 19,42 - 32 - j 15,5 = 4,05 + j 3,92 MVA
* TÝnh tiÕt diÖn c¸c ®o¹n ®êng d©y trong m¹ch vßng N§-3-4-N§
+ Dßng ®iÖn ch¹y trªn ®o¹n N§-3 b»ng:
A
xU
S
I
dm
ND
ND
92,21410.
1103
42,1905,36
10.
3

+ Dßng ®iÖn ch¹y trªn ®o¹n N§-4 b»ng:
A
xU
S
I
dm
ND
ND
14,18110.
1103
15,1795,29
10.
3
3
22
3
4
4
=
+
==
−
−
TiÕt diÖn d©y dÉn:
2
4
4
14,181
1
14,181

+
==
−
−
TiÕt diÖn d©y dÉn:
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 21 -
2
43
43
58,29
1
58,29
mm
J
I
F
kt
===


Chọn dây AC-70 có I
cp
= 265 A.
* Kiểm tra dây dẫn khi sự cố
Đối với mạch vòng đã cho, dòng điện chạy trên đoạn 3-4 sẽ có giá trị lớn nhất
khi ngừng đờng dây NĐ-4.
Nh vậy:

I
NĐ-4
= 396,03 A
* Tính tổn thất điện áp
- Tổn thất điện áp trong chế độ làm việc bình thờng
+ Trong mạch vòng có một điểm phân chia công suất là nút 4, do đó nút này sẽ
có điện áp thấp nhất trong mạch vòng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong
mạch vòng bằng:
%62,7
100
110
17,3115,1795,1295,29
%%
2
4max
=
+
=
=

x
xx
UU
ND
+ Tổn thất điện áp trên đoạn đờng dây NĐ-3:
%91,5100
110
74,2242,1958,705,36
%
2

110
17,3157,3695,1266
%
2
4
=
+
=

x
xx
U
scND
Lúc này tổn thất điện áp trên đoạn 4-3 bằng:
%96,7100
110
67,195,1556,2032
%
2
43
=
+
= x
xx
U
sc
+ Khi ngừng đoạn NĐ-4, tổn thất điện áp trên đoạn NĐ-3 bằng:
%11100
110
74,2257,3658,766

max sc
% = 16,48% + 7,96% = 24,44%
b). Chọn tiết diện các dây dẫn và tính tổn thất điện áp của đờng dây HT-8-7
* Chọn tiết diện
- Công suất trên đoạn HT-8:
788
SSS
HT

+=

= 44 + j 18,74 + 30 + j 14,4 = 74 + j 33,14 MVA
+ Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại :
A
xxU
S
I
dm
HT
HT
78,21210.
11032
14,3374
10.
32
3
22
3
8
8

= 2 x 212,78 = 425,56 A
Nh vậy :
I
sc
= 425,56 A < k.I
cp
= 484 A
eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 23 -
- Công suất trên đoạn 8-7:
778
SS

=

= 30 + j 14,4 MVA
+ Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại :
A
xU
S
I
dm
66,17410.
1103
4,1430
10.
3
3

%43,5100
110
37,1114,3379,374
%
2
8
=
+
=

x
xx
U
HT
+ Tổn thất điện áp trên đoạn đờng dây 8-7:
%9,4100
110
05,224,1416,930
%
2
78
=
+
=

x
xx
U
+ Tổng tổn thất điện áp trên đoạn đờng dây HT-8-7 bằng:
U

Bảng kết quả chọn dây dẫn và tính tổn thất điện áp của phơng án 2.
Bảng 4.2: Kết quả chọn tiết diện dây và tính tổn thất điện áp phơng án II
Thông số
Các lộ đờng dây
NĐ-1
NĐ-2
NĐ-3
NĐ-4
3-4
NĐ-5
NĐ-6
HT-6
HT-8
8-7
HT-9
P
max
, MW
26
28
36,05
29,95
4,05
20
12
24
74
30
32
Q

151,58
0
396,03
396,03
209,94
114,1
96,78
182,88
425,57
0
186,62
F
tt
, mm
2
75,79
163,34
214,92
181,14
29,58
57,05
34,93
70,05
212,78
174,66
93,31
F
tc
, mm
2

44,7
67,1
96,6
51
58,3
53,9
64
r
o
, /km
0,46
0,21
0,13
0,17
0,46
0,46
0,46
0,46
0,13
0,17
0,33
x
o
, /km
0,44
0,416
0,39
0,409
0,44
0,44

3,79
9,16
10,56
X,
14,76
30,28
22,74
31,17
19,67
14,76
21,25
11,22
11,37
22,05
13,73
(B/2).10
-4
, S
1,73
0,997
0,834
1,08
0,577
1,73
2,49
1,32
1,67
0,765
1,7
U


U
maxsc
%

eBook for You
Đồ án tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Lân Tráng
Sinh viên : Nguyễn Thanh Mai - Hệ thống điện 2 - 25 -
3. Phơng án III
Hình 4.9 - Sơ đồ chọn tiết diện và tính tổn thất điện áp phơng án III
** Chọn tiết diện các dây dẫn và tính tổn thất điện áp của đờng dây NĐ-3-4
* Chọn tiết diện
- Công suất trên đoạn NĐ-3:
433
SSS
ND

+=

= 32 + j 15,5 + 34 + j 21,07
= 66 + j 36,57 MVA
+ Dòng điện chạy trên đờng dây khi phụ tải cực đại :
A
xxU
S
I
dm
ND
ND



Ta chọn dây AC - 185 có I
cp
= 510 A.
Khi ngừng một mạch của đờng dây, dòng điện chạy trên mạch còn lại bằng:
I
sc
= 2 x I
NĐ-3
= 2 x 198,02 = 396,04 A
eBook for You