Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
1
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
Lời nói đầu
Trong thời đại kinh tế phát triển nhanh chóng như ngày nay, việc công
nghiệp hóa, hiện đại hóa là một điều tất yếu. Từng ngày, từng giờ các khu
công nghiệp, các nhà máy xí nghiệp, các khu chung cư… mọc lên không
ngừng. Đòi hỏi việc thiết kế mạng lưới điện cũng phải thay dổi từng ngày
nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội. Vì vậy môn học Lưới Điện trong chương
trình đại học cũng là một bộ môn vô cùng quan trọng với những kỹ sư điện
tương lai.

Đồ án môn học” THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC” giúp sinh
viên lần đầu tiên vận dụng những kiến thức đã học vào công việc thực tế. Việc
thực hiện đồ án giúp sinh viên nắm vững kiến thức, và biết cách vận dụng các
kiến thức dã học để thiết kế một mạng lưới điện. Ngoài ra nó còn giúp sinh
viên hình dung phần nào công việc của mình sau này.

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
của các thầy cô giáo bộ môn Lưới Điện và các thầy cô giáo trong khoa Điện.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Trung đã tận tình giảng dạy và
hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này.

Sinh Viên

Nguyễn Trọng Khuê
MỤC LỤC :
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
2

đổi.
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
4
9 km
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
1.1.2 Phụ Tải:
Bảng 1.1: Thông số dữ kiện ban đầu.
Phụ
Tải
Thuộc
hộ loại
S
max
(MVA)
S
min
(MVA)
cosφ T
max
(h)
U
H
(KV)
Yêu cầu điều
chỉnh điện áp
I 50 24
2 I 43 25
3 I 31 20
4 I 39 26
5 III 28 17

4 33.15 + 20.55 39 22.1 + j13.7 26 I
5 23.8 + j14.76 28 14.45 + j8.96 17 III
6 40.8 + j25.3 48 19.55 + j12.12 23 I
Tổng 203.15 +j125.96 239 114.75+j71.15 135

1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống điện
Để hệ thống làm việc ổn định đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải thì nguồn
điện phải đảm bảo cung cấp đủ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q
cho các họ tiêu thụ và cả tổn thất công suất trên các phần tử hệ thống. Nếu sự cân
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
5
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng phát ra với công suất tiêu thụ bị
phá vỡ thì các chỉ tiêu chất lượng điện năng bị giảm dẫn đến thiệt hại kinh tế
hoặc làm phá vỡ hệ thống. Vì vậy cần phải cân bằng công suất.
1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng
Cân bằng sơ bộ công suất tác dụng được thực hiện trong chế độ phụ tải cực
đại của hệ thống.
Phương trình cân bằng công suất tác dụng:6
1
PT
F
i
m
p
i
P P

Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
6
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
Cân bằng công suất tác dụng , trước tiên cần thiết để giữ được tần số bình
thường trong hệ thống, còn để giữ được điện áp bình thường thì cần phải có sự
cân bằng công suất phản kháng ở hệ thống nói chung và ở từng khu vực nói
riêng. Sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ làm điện kháng giảm. Mặt khác sự
thay đổi điện áp ảnh hưởng tới tần số và ngược lại. Như vậy giảm điện áp sẽ làm
tăng tần số trong hệ thống và giảm tần số sẽ làm tăng điện áp.
Sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống được biểu diễn bằng biểu
thức sau:

6
1i
pt
bu
F
Q
Q Q Q
m i
=
∑
+ = +
∆
∑
Trong đó :

F
Q
là công suất phản kháng phát ra từ nguồn tới các phụ tải.

( )
bu
pt
F
Q Q Q Q
∑
⇒ = + −
∆
Nếu
0
bu
Q
∑
≥ ⇒
cần bù
Nếu
0
bu
Q
∑
< ⇒
không cần bù

(125.96 18.894) 144.854( )MVAr
bu
Q
∑
= + =
CHƯƠNG 2
DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN SƠ BỘ LỰA

Đoạn
đường dây
Công suất
truyền tải,
S
max
(MVA)
Công suất
truyền tải
P
max
(MW)
Chiều dài
đoạn đường
dây (km)
Điện áp
vận hành
(KV)
Điện áp
định mức
của cả
mạng điện
N-1 50 42.5 45.89 116.93
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
8
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
N-2 43 36.55 48.47 109.22
N-3 31 26.35 52.48 94.50
N-4 39 33.15 36 103.29
N-5 28 23.8 56.92 90.80

N
4
3
1 2
Đoạn đường
dây
N-1 N-2 N-3 N-4 N-5 N-6
Chiều dài L
(km)
45.89 48.47 52.48 36 56.92 32.45
2.2.2 Phương án 2
6
5
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
10
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
N
4
3
1 2
Đoạn đường
dây
N-1 N-2 N-4 3-4 N-6 6-5
Chiều dài L
(km)
45.89 48.47 36 28.46 32.45 37.2
2.2.3 Phương án 3
6
5
N

5
N
4
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
13
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
3
1 2
Đoạn đường
dây
N-1 1-2 N-4 4-3 4-5 N-6
Chiều dài L
(km)
45.89 27 36 28.46 25.46 32.45
2.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn và tổn thất điện áp trên mỗi đoạn đường
dây trong từng phương án.
Các mạng điên 110kv thường 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
điện khu vực, các tiết diện được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là:

kt
kt
J
I
F
max
=
Trong đó:
I
max

: 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
Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố
cần phải có điều kiện sau :

.
sc cp
I k I=
trong đó : Isc là dòng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố ;
Icp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn ;
k là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k = 0,8 ;
Sau đây ta sẽ tính toán trên từng đoạn đường dây trong từng phương án:
2.3.1 Phương án 1

2.3.1.1: sơ đồ
6
5
N
4
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
15
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
3

*
S
= 36.55 + j22.66 (MVA)

I
max
=
43
2 3*110
. 10
3
= 112,85 A
 F
kt
=
112,85
1.1
= 102.59 mm
2
Ta chọn F
tc
= 95 mm
2
- Đoạn N-3

*
S
=26.35 + j16.34 ( MVA)
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
16

2 3*110
. 10
3
= 102,35 A-
 F
kt
=
102,35
1.1
= 93,05 mm
2
Ta chọn F
tc
= 95 mm
2

- Đoạn N-5
*
S
= 23.8 +14.76 ( MVA)
I
max
=
28
3*110
.10
3
= 146,96 A
 F
kt

dây và tra bảng 6 cho ta điện trở và điện kháng đơn vị tương ứng với mỗi đoạn
đường dây đã chọn
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
17
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
Với điện trở của đường dây: R=
n
l
r
.
0
(Ω)
Điện kháng của đường dây: X =
n
lx
.
0
( Ω )
Đoạn
đường
dây
Kiểu dây dẫn I
cp
(A)
∗
S
MVA
R
0
(Ω/m) X

2
U
x
Q
r
p
U
dm
ibt
i
i
i
i
∑ ∑
∆
+
=
Trong đó
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 trên đoạn
đường dây thứ i
R
i

==
∆
−
U
scN
Tính toán tương tự đối với các đường dây còn lại ta có bảng số liệu sau:
Đường dây ∆U
bt
(%) ∆U
sc
(%) Đường dây ∆U
bt
(%) ∆U
sc
(%)
N-1 4.29 8.58 N-4 2.94 5.88
N-2 4.36 8.72 N-5 5.24 0
N-3 4.13 8.26 N-6 2.91 5.82
Như vậy tổn thất lớn nhất trong chế độ vận hành bình thường là :

( )
%36.4
2
=
∆
−
U
N
Tổn thất lớn nhất trong chế độ sự cố là:


dây
Kiểu dây
dẫn
Dòng điện cho
phép I
cp
(A)
Dòng điện
sự cố I
sc
(A)
Kết luận
N-1 AC-120 380 262.44 Thỏa mãn
N-2 AC-95 330 225.7 Thỏa mãn
N-3 AC-70 265 162.7 Thỏa mãn
N-4 AC-95 330 204.7 Thỏa mãn
N-5 AC-150 445 293.92 Thỏa mãn
N-6 AC-120 380 251.94 Thỏa mãn
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
2.3.2 Phương án thứ 2
2.3.2.1 Sơ đồ nối dây.
6
5
N
4
3
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
20
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University

*
max
==
F
kt
=
167
1.1
7.183
=
mm
2
Ta chọn F
tc
= 150 mm
2
- Đoạn N-6
S
N-6
= S
6
+ S
5
= 76 = 64.4 +j40.06 ( MVA)
( )
A
I
45.199
10
110*32

cp
(A)
S
∗
(MVA)
R
0
(Ω/m)
X
0
(Ω/m)
N-1 AC-120 45.89 380 42.5+j26.35 0.27 0.423
N-2 AC-95 44.47 380 36.55+j22.66 0.33 0.429
4-3 AC-70 28.46 265 26.35+j16.34 0.45 0.44
N-4 AC-150 36 445 59.5+j36.89 0.21 0.416
6-5 AC-150 37.2 445 23.8+j14.76 0.21 0.416
N-6 AC-185 32.45 510 64.4+j40.06 0.17 0.409
2.3.2.3 Tính tổn thất điện áp
Tính toán tương tự phương án 1 theo công thức

( )
%100
*
**
2
U
x
Q
r
p

∆U
N-4-3bt
=4.13+ 4.14 = 8.27 %

Trên đoạn này ta nhận thấy sự cố đứt 1 mạch dây ở đoạn N-4 nguy hiểm
hơn là đứt một mạch ở đoạn 4-3. Do vậy tổn thất điện áp trong chế độ sự cố là:
∆U
N-4-3sc
=4.13 + 8.28 = 12.41%
Tương tự với đoạn N-6-5 ta có :
∆U
N-6-5bt
=3.67+ 5.24 =8.91%
∆U
N-6-5sc
=7.34+ 5.24 =12.58%
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
22
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
Như vậy tổn thất lớn nhất trong điều kiện làm việc bình thường là:
∆U
btMax
=∆U
N-6-5bt
= 8.91%
Tổn thất lớn nhất trong chế độ sự cố:
∆U
scMax
=∆U
N-6-5sc

2.3.3 Phương án 3
2.3.3.1 sơ đồ nối dây:
6
5
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
23
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University
N 4
3
1 2
2.3.3.2 Tính tiết diện dây dẫn
- Tính tiết diện đoạnN-3 và đoạn N-6 tương tự như ở phương án 1, tiết diện
đoạn 4-5 tính toán tương tự như của đoạn N-5 ở phương án 1.
Tiết diện đoạn N-4
S =S
4
+ S
5
= 39 + 28 = 67 (MVA)
I
max
=
3
67
*
2 3 *110
10
=175.83 (A).
 F
kt

+ +
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
24
Thiết kế mạng Lưới điện Electric Power University

(42.5 26.35)*(27 45.89) (36.55 22.66)*44.47
40.25 24.95( )
45.89 27 44.47
j j
j MVA
+ + + +
= = +
+ +
Công suất trên đoạn N-2 là :

2 1 2 2 1 1
2
1 1 2 2
*( ) *
N N
N
N N
S l l S l
l l l
S
− − −
−
− − −
+ +
=

3 *110
N
A
I
−
+
= =

2
248.55
225.96
1.1
kt
F mm= =
Vậy ta chọn tiết diện F
tc
= 240mm
2
- Tiết diện đoạn đường dây N-2 là:

2 2
3
2
38.88 24.1
*10 240.09( )
3 *110
N
A
I
−

1.1
kt
F mm= =
Vậy chọn F
tc
= 70mm
2
Nguyễn Trọng Khuê – D1H3
25