Trường đại học bách khoa Hà Nội

Thiết kế đồ án
Lưới Điện

Dồ án môn học lưới điện
1
Trường đại học bách khoa Hà Nội
MỤC LỤC
1
Thiết kế đồ án Lưới Điện 1
1
MỤC LỤC 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá,ngành điện phải được ưu 3
tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu phát triển kink tế. Trong quá trình phát triển kinhtế phụ tải 3
điện phát triển ngày càng nhanh đòi hỏi phải quy hoạch và xây dựng mới mạng điện 3
Đồ án môn học lưới điện giúp sinh viên áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế 3
một mạng điện khu vực, từ đó giúp sinh viên hiểu sâu sắc hơn những kiến thức lý 3
thuyết đã học. Đồng thời đây là bước đầu tập dượt để có kinh nghiệm trong đồ án tốt 3
nghiệp sau này 3
Trong quá trình làm đồ án em rất biết ơn các thầy trong bộ môn hệ thống điện, em xin 3
chân thành cảm ơn T.S Nguyễn Văn Đạm đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này 3
Sinh viên: Trần Tất Đạt 3
CHƯƠNG I 4
CÂN BĂNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 4
VÀ PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN 4
Bảng số liệu tính toán sơ bộ 5
Số liệu 5
Phụ tải 1 5
Phụ tải 2 5

Trường đại học bách khoa Hà Nội
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá,ngành điện phải được ưu
tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu phát triển kink tế. Trong quá trình phát triển kinhtế phụ tải
điện phát triển ngày càng nhanh đòi hỏi phải quy hoạch và xây dựng mới mạng điện.
Đồ án môn học lưới điện giúp sinh viên áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế
một mạng điện khu vực, từ đó giúp sinh viên hiểu sâu sắc hơn những kiến thức lý
thuyết đã học. Đồng thời đây là bước đầu tập dượt để có kinh nghiệm trong đồ án tốt
nghiệp sau này.
Trong quá trình làm đồ án em rất biết ơn các thầy trong bộ môn hệ thống điện, em xin
chân thành cảm ơn T.S Nguyễn Văn Đạm đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên: Trần Tất Đạt
Dồ án môn học lưới điện
3
Trường đại học bách khoa Hà Nội
CHƯƠNG I
CÂN BĂNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
VÀ PHẢN KHÁNG TRONG MẠNG ĐIỆN
I.Cân bằng công suất tác dụng.
Giả thiết nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho mạng điện.
∑ ∑ ∑ ∑
++∆+== .
tdtdmdptycF
PPPPmPP
Trong đó:
:
F
P
tổng công suất phát.
yc

= .0
td
P
∑
:
dt
P
tổng công suất dự trữ của hệ thống,
∑
= 0
dt
P
do đó
MWPP
ycF
3,1743,8166 =+==
II.Cân bằng công suất phản kháng
Công suất phản kháng do nguồn phát ra là:
FFF
tgPQ
ϕ
=
với
.85,0cos =
F
ϕ
62,0=⇒
F
tg
ϕ

=== MVArQQ
ptba
49,1225,83.15.15
0
0
0
0
Tổng công suất phản kháng trong các MBA.
∑ ∑
=+=∆+=⇒ MVArQQQ
baptyc
74,9549,1225,83
Ta có
74,9597,111 =>=
ycF
QQ
nên ta không phải bù sơ bộ.
Dồ án môn học lưới điện
4
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Bảng số liệu tính toán sơ bộ
Số liệu Phụ tải 1 Phụ tải 2 Phụ tải 3 Phụ tải 4 Phụ tải 5 Phụ tải 6
P
max
30 32 26 28 30 26
Q
max
14,52 15,49 12,58 13,55 14,52 12,58
cosϕ
0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

kVU 14,10130.1623,41.43,4
1
=+=
kVU 14462.1625,63.43,4
2
=+=
kVU 85,9426.1623,42.43,4
3
=+=
kVU 83,13554.1616,76.43,4
4
=+=
kVU 14,10130.1623,41.43,4
5
=+=
kVU 2,13756.1625,63.43,4
6
=+=
Dồ án môn học lưới điện
6
O
2
3
4
1
5
6
Trường đại học bách khoa Hà Nội
Vây ta chọn điện áp danh định của lưới điện là 110kV
3. Xác định tiết diện dây dẫn của các đoạn đường dây.

=
−
I
0-2sc
=2.I
0-2
=361,6A

Vậy ta chọn F
tc0-2
=150mm
2
với I
cp
=445A>I
sc
=361,6A
*Đoạn 2-1
AI 47,8710.
110.3.2
52,1432
3
22
12
=
+
=
−
I
2-1sc

3
22
40
=
+
=
−
I
0-4sc
=2.I
0-4
=314,90A
2
40
40
14,143
1,1
45,157
mm
J
I
F
kt
===⇒
−
−
Vậy ta chọnF
tc0-4
=150mm
2

F
kt
===⇒
−
−
Vậy ta chọnF
tc4-3
=70mm
2
với I
cp
=265A>I
sc
=151,60A
Dồ án môn học lưới điện
7
Trường đại học bách khoa Hà Nội
*Đoạn 0-6
AI 27,16310.
110.3.2
10,2756
3
22
60
=
+
=
−
I
0-6sc

3
22
56
=
+
=
−
I
6-5sc
=2.I
6-5
=174,94A
2
56
56
52,79
1,1
47,87
mm
J
I
F
kt
===⇒
−
−
Vậy ta chọnF
tc6-5
=70mm
2

0
,Ω/km
0,416 0,44 0,416 0,44 0,416 0,44
b
0
,10
-6
S/km 2,74 2,58 2,74 2,58 2,74 2,58
R,Ω
6,64 9,48 8,00 9,76 6,64 9,48
X,Ω
13,16 9,07 15,84 9,33 13,16 9,07
B,10
-6
S 173,31 106,37 208,68 109,47 173,31 106,37
4.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây ở chế độ bình thường và khi sự cố.
Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây được tính theo công thức
( )
100.

2
0
0
dm
iiii
i
U
XQRP
U
∑

0
=
+++
=
+++
=∆
dm
bt
U
XQRPXQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-2.
⇒
28,132.64,6
02
==
sc
R
Ω,
22,262.16,13
02
==
sc
X
Ω
0
0
2
2
2121212102020202

100.

0
0
=
+++
=
+++
=∆
dm
bt
U
XQRPXQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-4.
⇒
162.00,8
04
==
sc
R
Ω,
68,312.84,15
02
==
sc
X
Ω
0
0

46,9100.
110
07,9.52,1448,9.3032,26.10,2764,6.56
100.

0
0
=
+++
=
+++
=∆
dm
bt
U
XQRPXQRP
U
Khi có sự cố đứt 1 mạch trên đoạn 0-6.
⇒
28,132.64,6
06
==
sc
R
Ω,
22,262.16,13
06
==
sc
X

%20%05,17
%max
<=∆
sc
U
Vậy phương án 1thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.
Dồ án môn học lưới điện
9
Trường đại học bách khoa Hà Nội
II .Phương án II.
1.sơ đồ nối dây.
Thông số của sơ đồ nối dây.
Đoạn O-2 2-1 0-3 0-4 0-6 6-5
P
max
(MW) 62 30 26 28 56 30
Q
max
(MVar) 30,01 14,52 12,58 13,55 27,10 14,52
L(km) 63,25 41,23 100 76,16 63,25 41,23
2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn.
Tính F
tt
tương tự như phương án 1,tra phụ lục giáo trình “Mạng lưới điện” ta lập được
bảng sau.
Đoạn 0-2 2-1 0-3 0-4 0-6 6-5
P
max
,MW 62 30 26 28 56 30
Q

B,10
-6
S 173,31 106,37 258 196,49 173,31 106,37
3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây ở chế độ bình thường và khi sự
cố.
*Đoạn 0-2-1
Tính tương tự như phương án 1 ta được.
Dồ án môn học lưới điện
10
O
2
3
4
1
5
6
Trường đại học bách khoa Hà Nội
%11,10
%021
=∆
bt
%77,16
%021
=∆
sc
*đoạn 0-3.
%23,7
110
22.58,1223.26
2

+
=∆
sc
*đoạn 0-6-5.
%46,9
%065
=∆
bt
%48,15
%065
=∆
sc
4.Tổng kết phương án 2.
%15%11,10
%max
<=∆
bt
U
%20%77,16
%max
<=∆
sc
U
Vậy phương án 2 thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật.
Dồ án môn học lưới điện
11
Trường đại học bách khoa Hà Nội
III .Phương án III.
1.sơ đồ nối dây.
Thông số của sơ đồ nối dây.

70 150 70 70 150 70
r
0
,Ω/km
0,46 0,21 0,46 0,46 0,21 0,46
x
0
,Ω/km
0,44 0,416 0,44 0,44 0,416 0,44
b
0
,10
-6
S/km 2,58 2,74 2,58 2,58 2,74 2,58
R,Ω
21,21 6,64 10,29 17,52 6,64 9,48
X,Ω
20,28 13,16 9,84 16,76 13,16 9,07
B,10
-6
S 232,72 173,31 115,38 196,49 173,31 106,37
3.Tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây ở chế độ bình thường và khi sự
cố.
Tính tương tự phương án 1 ta được
*đoạn 0-1 .
Dồ án môn học lưới điện
12
O
2
3

+++
=∆
bt
%71,15
110
84,9.58,1229,10.2616,13.07,28.264,6.58.2
2
%023
=
+++
=∆
sc
*đoạn 0-4.
%93,5
%04
==∆
bt
%86,11
%04
==∆
sc
*đoạn 0-6-5.
%46,9
%065
=∆
bt
%48,15
%065
=∆
sc

bảng sau.
đoạn 0-1 0-2 2-3 0-4 0-5 0-6
P
max
,MW 30 58 26 28 30 26
Q
max
,MVAr 14,52 28,07 12,58 13,55 14,52 12,58
L,km 92,20 63,25 44,72 76,16 92,20 63,25
F
tt
,mm
2
79,53 153,75 68,92 74,22 79,53 75,82
F
tc
,mm
2
70 150 70 70 70 70
r
0
,Ω/km
0,46 0,21 0,46 0,46 0,46 0,46
x
0
,Ω/km
0,44 0,416 0,44 0,44 0,44 0,44
b
0
,10

%47,9
%023
==∆
bt
%71,15
%023
==∆
sc
*đoạn 0-4.
%93,5
%04
==∆
bt
%86,11
%04
==∆
sc
*đoạn 0-6-5.
%46,9
%065
=∆
bt
%48,15
%065
=∆
sc
4.Tổng kết phương án 4.
%15%47,9
%max
<=∆

Trong đó:
a
vh
:hệ số vận hành,a
vh
=0,04
a
tc
:hệ số tiêu chuẩn,a
tc
=0,125
C:giá 1kW điện năng tổn thất,C=500đ/kW.h=5.10
5
đ/MW.h
A∆
:tổn thất điện năng hàng năm.
∑
∆=∆
i
PA .
τ
τ:thời gian tổn thất công suất lớn nhất,τ=(0,124+T
max
.10
-4
)
2
.8760=3411h
∑
∆

vậy ta có công thức tính Z
Dồ án môn học lưới điện
15
Trường đại học bách khoa Hà Nội
( )
∑ ∑
∆+=∆++=
idid
PKPKZ .10.7055,1.165,0.10.5.3411.125,004,0
95
Sau đây là bảng giá xây dựng 1km đường dây trên không điện áp 110kV ,
1 mạch, cột thép
Loại dây AC-70 AC-95 AC-120 AC-150 AC-185 ACO-240
K
0
,10
6
đ/km 208 283 354 403 441 500
Tính chi tiết từng phương án
1.Phương án 1
*đoạn 0-2:
dây AC-150
K
02
=403.1,6.63,25.10
6
=40,78.10
9
đ
MWP 60,264,6.

6
=49,12.10
9
đ
MWP 38,200,8.
110
14,2654
2
22
04
=
+
=∆
*đoạn 4-3
dây AC-70
K
21
=208.1,6.42,43.10
6
=14,12.10
9
đ
MWP 67,076,9.
110
58,1226
2
22
43
=
+

22
65
=
+
=∆
Từ kết quả trên ta lập được bảng sau
đoạn 0-2 2-1 0-4 4-3 0-6 6-5
K,10
9
đ 40,78 13,72 49,12 14,12 40,78 13,72
Dồ án môn học lưới điện
16
Trường đại học bách khoa Hà Nội
P∆
,MW 2,60 0,87 2,38 0,67 2,12 0,87
Ta có:K
d
=
∑
i
K
=K
02
+K
21
+K
04
+K
43
+K

P∆
,MW 2,60 0,87 1,59 1,40 2,12 0,87
Ta có:K
d
=
∑
i
K
=K
02
+K
21
+K
03
+K
04
+K
06
+K
65
=(40,78+13,72+33,28+25,35+40,18+13,72).10
9
=167,63.10
9
đ
∑
=+++++=∆ MWP
i
45,987,012,24,159,187,06,2
∑

23
+K
04
+K
06
+K
65
=(30,68+40,78+14,88+25,35+40,18+13,72).10
9
=166,19.10
9
đ
∑
=+++++=∆ MWP
i
33,987,012,24,171,028,295,1
∑
==∆=∆ hMWPA
i
.63,318243411.33,9.
τ
Z=0,165.166,19.10
9
+1,7055.9,33.10
9
=43,33.10
9
đ
4.Phương án 4.
Tính tương tự phương án 1 ta có bảng sau

9
đ
∑
=+++++=∆ MWP
i
29,900,195,14,171,028,295,1
∑
==∆=∆ hMWPA
i
.19,316883411.29,9.
τ
Z=0,165.163,42.10
9
+1,7055.9,29.10
9
=42,81.10
9
đ
5.Tổng kết các phương án.
các chỉ tiêu phương án
I II III IV
%max bt
U∆
10,11 10,11 9,47 9,47
%max sc
U∆
17,05 16,77 15,71 15,71
Z,10
9
đ 44,54 43,78 43,33 42,81

20,28 13,16 9,84 16,76 20,28 13,92
B,10
-6
S 232,72 173,31 115,38 196,49 232,72 163,19
Dồ án môn học lưới điện
18
Trường đại học bách khoa Hà Nội
CHƯƠNG III
CHỌN SỐ LƯỢNG ,CÔNG SUẤT CÁC MBA VÀ CÁC SƠ ĐỒ TRẠM ,SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN
I.Chọn số lượng MBA.
Vì các phụ tải đều là các hộ tiêu thụ loại 1 nên mỗi trạm đều có 2MBA
làm việc song song.
II.Chọn công suất các MBA.
Dựa vào công suất các phụ tải và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải
ta sử dụng các MBA 2 cuộn dây điều chỉnh điện áp dưới tải
Các MBA có U
cdm
=115kV,dải điều chỉnh U
đc
=±9.1,78.U
cđm
Công suất định mức của các MBA phụ thuộc vào công suất cực đại của các phụ
tải và phải thoả mãn điều kiện nếu như 1 trong 2máy dừng làm việc thì MBA
còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ công suất cho các hộ loại 1 và loại 2 .Đồng
thời khi chọn công suất MBA cần biết đến khả năng quá của MBA còn lại khi
1MBA bị sự cố gọi là quá tải sự cố .Hệ số quá tải K=1,4 trong 5 ngày đêm và
mỗi ngày đêm không quá 6 giờ.
Khi bình thường các MBA làm việc với công suất S=(60→70)%S
đm
Nếu trạm có n MBA thì công suất của 1máy phải thoả mãn điều kiện

49,1532
22
2
=
+
≥
Vậy ta chọn S
2đm
=32MVA
*Trạm 3.
MVAS 63,20
4,1
58,1226
22
3
=
+
≥
Vậy ta chọn S
3đm
=25MVA
Dồ án môn học lưới điện
19
Trường đại học bách khoa Hà Nội
*Trạm 4.
MVAS 22,22
4,1
55,1328
22
4

Vậy ta chọn 2 loại MBA là:TPDH-25000/110 và TPDH-32000/110.Tra phụ lục
giáo trình “mạng lưới điện” ta có bảng các thông số kỹ thuật của các MBA như sau.
Loại MBA số
lượng
số liệu kỹ thuật số liệu tính toán
U
c
,
kV
U
h
,
kV
U
n
%
n
P∆
,
kW
0
P∆
,
kW
I
0
%
R,Ω X,Ω
0
Q∆

=K
0
.Q
b
trong đó:K
0
-suất đầu tư 1 đơn vị công suất bù,
K
0
=150.10
3
đ/kVAr=150.10
6
đ/MVAr
Z
2
=
∆
P
0
.Q
b
.C
0
Trong đó:
0
P∆
:suất tổn hao công suất tác dụng trên 1 đơn vị công suất bù,
0
P∆

( )
0
2
2
CR
U
QQ
dm
b
−
Z =225.10
6
.Q
b
+
( )
RQQ
b
10.24,1
2
6
−
Tính chi tiết từng đoạn
1.Đoạn 0-1.
2AC-70 1 2x25MVA 1
,

S
1max


bb
RRQQ +−
=225.10
6
.Q
b1
+
( )
10.88,27
2
11
6
b
QQ −
Dồ án môn học lưới điện
21
Trường đại học bách khoa Hà Nội
⇒
( )
0.10.76,5510.225
11
66
1
=−−=
∂
∂
b
b
QQ
Q

b
52,725,0.30.25,0
111
===−⇒=⇒
ϕϕ

MVArQQ
b
752,752,1452,7
11
=−=−=⇒
2.Đoạn 0-2-3.
2AC-150 2AC-70 3 2x25MVA 3
,

0 S
3

63,25km 44,72km
2
2x32MVA Q
b3

2
,

Q
b2
S
2

b2
=0,935Ω; R
b3
=1,27Ω;
Dồ án môn học lưới điện
22
Trường đại học bách khoa Hà Nội
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
[ ]
02
2
32322
2
22233
2
33
6
32
6
10.24,1.10.225 RQQQQRQQRRQQQQZ
bbbbbbbb
−−++−++−++=
⇒
( ) ( ) ( ) ( )
2
32
6
2
2
5

=−−−−−=
∂
∂
bbb
b
QQQ
Q
Z
( )
20575,597.12,45.46,16
32
=−+⇒
bb
QQ
Từ (1) và (2) suy ra Q
b2
=4,3MVAr; Q
b3
=11,67MVAr
( ) ( )
⇒<=
−+
=
−+
=⇒ 97,094,0
3,449,1532
32
cos
2
2

QQP
P
ϕ
Ta chỉ bù đến
cosϕ
3
=0,97
MVArQQQQtg
bb
08,65,65,626.25,025,0
33333
=−=⇒==−⇒=⇒
ϕ
Thay Q
b3
vào (1)
97,098,0cos21,9
22
>=⇒=⇒
ϕ
MVArQ
b
Ta bù đến cosϕ
2
=0,97
MVArQ
b
49,7
2
=⇒

Z =225.10
6
.Q
b4
+
( ) ( )
404
2
44
6
10.24,1
bb
RRQQ +−
=225.10
6
.Q
b4
+
( )
10.30,23
2
44
6
b
QQ −
⇒
( )
0.10.60,4610.225
44
66

−+
=
−+
=⇒
b
QQP
P
ϕ
>0,97
Ta chỉ bù đến cosϕ=0,97
MVArtgPQQtg
b
55,625,0.28.25,0
444
===−⇒=⇒
ϕϕ

MVArQQ
b
752,752,1452,7
11
=−=−=⇒
4.Đoạn 0-5.
2AC-70 5 2x25MVA 5
,

S
5max
0
92,2km Q

RRQQ +−
=225.10
6
.Q
b5
+
( )
10.88,27
2
55
6
b
QQ −
⇒
( )
0.10.76,5510.225
55
66
5
=−−=
∂
∂
b
b
QQ
Q
Z
MVArQQ
b
48,1004,452,14

b
52,725,0.30.25,0
555
===−⇒=⇒
ϕϕ

MVArQQ
b
752,752,1452,7
55
=−=−=⇒
5.Đoạn 0-6.
2AC-70 6 2x25MVA 6
,

S
6max

0
63,25km Q
b6

sơ đồ thay thế 0 6 6
,
Q
6
R
06
R
b6

b
QQ −
⇒
( )
0.10.24,3910.225
66
66
6
=−−=
∂
∂
b
b
QQ
Q
Z
MVArQQ
b
85,6
24,39
225
66
=−=⇒
( ) ( )
98,0
85,658,1226
26
cos
2
2

b
phụ tải 1 2 3 4 5 6
P
max
30 32 26 28 30 26
Q
max
(trước bù) 14,52 15,49 12,58 13,55 14,52 12,58
Q
b
7 7,49 6,08 6,55 7 6,08
Dồ án môn học lưới điện
25