LỜI MỞ ĐẦU
 Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
cũng nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng.
Đặc điểm chính của hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối là cung cấp điện
trực tiếp cho người tiêu dùng . vì thế mạng điện được thiế
t kế phải đảm bảo chất
lượng điện năng ,đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng của nhân dân và các công ty
xí nghiệp .
Mạng điện 110kV và trạm biến áp 110/22kV là bộ phận quan trọng của hệ thống
điện truyền tải và phân phối . nếu bị sự cố sẽ ảnh hưởng tới độ tin cậy cung cấp điện
c
ủa toàn hệ thống.
Để Thiết kế mạng điện đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và phù hợp về vấn đề kinh
tế, ta cần tính toán lựa chọn phương án tối ưu nhất .
Mặc dù ,tôi đã cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức có hạn nên luận văn tốt
nghiệp khó tránh khỏi những sai sót .Rất mong đón nhận được những đóng góp quý
báu từ thây cô và các bạ
n . Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh ,tháng 01 năm 2010

Sinh Viên :Nguyễn Thanh Tuyền


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 4

3

1 N 2

6

5
10 km/khoảng chia
II. Số liệu phụ tải

Phụ tải
1 2 3 4 5 6
P
max

4- Sơ đồ nối dây mạng điện và máy biến áp
5- Bù kinh tế trong mạng điện
6- Tính toán chính xác cân bằng công suất kháng
7- Tính toán điện áp lúc phụ tải cực đại, cực tiểu, sự cố
8- Đi
ều chỉnh điện áp
9- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật .
V. Bản vẽ
1. Các phương án khu vực, bảng số liệu so sánh phương án
2. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
3- Sơ đồ nguyên lý
ĐỀ BÀI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
1- Đường dây nối từ hệ thống đến trạm biến áp
2- Số đường dây cao áp từ thanh cái cao áp của trạm đi đến các trạm khác:
1 đường .
3. Phụ tải của trạm :
Phía hạ áp :
- Công suất : 14 MW, cosφ = 0.8
- Số đường dây : 6
- Đồ thị phụ tải :
Giờ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
%P
max
30 30 30 30 40 50 60 60 60 60 70 70

Giờ 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
%P
max
60 60 60 70 80 80 100 100 60 40 40 30
4. Nhiệm vụ :

định một giá trị tần số và điện áp
Quá trình bi
ến đổi công suất và các chỉ tiêu chất lượng điện năng khi cân bằng
công suất bị phá hoại , xảy ra rất phức tạp , vì giữa chúng có quan hệ tương hỗ
Để đơn giản bài toán, ta coi sự thay đổi công suất tác dụng P ảnh hưởng chủ
yếu đến tần số , còn sự cân bằng công suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến
điện áp.Cụ thể là khi nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải thì tần số bị giảm
đi ,và ngược lại .khi thiếu công suất Q điện áp bị giảm thấp và ngược lại
Trong mạng điện ,tổn thất công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng,
nên khi các máy phát điện được lựa chọn theo sự cân bằng công suát tác dụng,
trong mạng thiếu hụt công suất kháng. Điều này dẫn đến xấu các tình trạng làm
việc của các hộ dùng điện, thậm chí làm ngừng sự truyền động của các máy công
cụ trong xí nghiệp gây thiệt hại rất lớn. Đồng thời làm hạ điện áp của mạng và làm
xấu tình trạng làm việc của mạng. Cho nên việc bù công suất kháng là vô cùng cần
thiết [ mục đích của bù sơ bộ trong phần này là để cân bằng công suất kháng và số
liệu để chọn dây dẫn và công suất máy biến áp cho chương sau ]
Sở dĩ bù công suất kháng mà không bù công suất tác dụng P là vì khi bù Q, giá
thành kinh tế rẻ hơn, chỉ cần dùng bộ tụ điện để phát ra công suất phản kháng.
Trong khi thay đổi công suất tác dụng P thì phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn
đến chi phí tăng lên nên không được hiệu quả về kinh tế.
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
11
1.2 Cân bằng công suất tác dụng :
Cân bằng công suất tác dụng là cân bằng công suất cần thiết để giữ tần số
trong hệ thống và được biểu diễn bằng biểu thức sau:

∑
P

∑
p
td
: tổng công suất tự dùng của các nhà máy điện .

∑
p
dt
: tổng công suất dự trữ

∑
p
md
: tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và trạm biến áp.
m : hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8 )
Tổng phụ tải

∑
p
pt
: p
pt1
+ p
pt2
+p
pt3
+p
pt4
+ p
pt5

∑
p
pt
+
∑
Δp
md

∑
P
F
= 0.8*94+7.52 = 82.72 (MW )
1.3 Cân bằng công suất phản kháng

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
12
Cân bằng công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường trong hệ thống
điện và được biểu diễn bằng biểu thức :
∑
Q
F
= m
∑
Q
pt
+
∑
ΔQ

Q
pt
= m [(p
pt1
* tg
ϕ
pt1
)+

+( p
pt6
* tg
ϕ
pt6
)]
m
∑
Q
pt

=0.8*[(14*0.75)+(16*0.8819)+(18*0.75)+(15*0.8819)+(17*0.75)+(14*0.8819)]
= 76.437*0.8 =61.149 (Mvar)
∑
ΔQ
B
: tổng tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp có thể ước lượng
∑
ΔQ
B
= 12%

=
∑
p
td
* tg
ϕ
td

Q
dt
: công suất phản kháng dự trữ của hệ thống
Q
dt
= (5- 10%)
∑
Q
pt

Do trong thiết kế, chỉ cân bằng từ thanh cái cao áp của nhà máy điện nên có thể bỏ
qua Q
td
và Q
dt

Tổng công suất kháng phát lên thanh cái cao áp của máy biến áp tăng :
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
13
∑

Dựa vào số liệu ban đầu ta lập được số liệu phụ tải sau:
Bảng 1.1
Phụ tải P (MW) Q (MVar)
cos
ϕ

S (MVA)
1 14 10.5 0.8 17.5
2 16 14.111 0.75 21.33
3 18 13.5 0.8 22.5
4 15 13.229 0.75 20
5 17 12.75 0.8 21
6 14 12.347 0.75 18.667 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
14

CHƯƠNG 2DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT
Đưa ra các phương án về mặt nối dây của mạng điện một cách cụ thể và đúng
kĩ thuật . Để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu nhất
2.1 LỰACHỌN ĐIỆN ÁP TẢI ĐIỆN 4

P : công suất truyền tải (kW)
l : khoảng cách truyền tải (km)
Tính cho các phụ tải ta được :

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
15
Bảng điện áp:
Bảng 2.1 Từ số liệu trên ta chọn cấp điện áp : 110(kV) ; U
đm
= 110(kV)
2.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

Sơ đồ nối dây của mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố : sản lượng phụ tải , vị
trí phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tiến, sự phát triển của mạng
điện
Dựa vào sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải gồm nguồn (N) và 6 phụ tải. Ta chia sơ đồ
theo 3 khu vực sau:
¾
Khu vực 1gồm phụ tải 1&2 yêu cầu cung cấp điện liên tục


Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
16
Phương án 2:đuờng dây kép liên thông
Phương án 3: mạch vòng kín
Ở điện áp 110 kV, T
max
= 5000 giờ. Tra bảng ta được dòng kinh tế J
kt
=
1.1A/ mm
2

Đối với mạng truyền tải cao áp, chọn dây theo mật độ dòng kinh tế. Có rất
nhiều phương pháp để chọn dây dẫn chẳng hạn như :
¾ Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép, đồng thời thỏa mãn điều kiện 2

1

N 2

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
17
 J
kt
tỷ lệ nghịch với điện trở suất nếu càng lớn thì J
kt
có giá trị càng nhỏ
 Quy tắc Kelvin: khi dây dẫn có tiết diện tối ưu, phần giá cả phụ
thuộc tiết diện dây dẫn bằng chi phí hiện thời hóa do tổn thất công suất và tổn
thất điện năng trong thời gian sống của đường dây
 Điều kiện thỏa hiệp tối ưu


∂
theo Vt=V+Cp=A+BU+CLf+3
ρ
I
2
max
LR / f , ta được điều
kiện tối Ưu quy tắc Kelvin
K
’’
. F
cp
= 3
ρ
I
2
max
LR / f
cp

Lúc này chọn dây dẫn thì sẽ thõa mãn chi phí tính toán hàng năm thấp nhất
2.2.1 Phương án 1 khu vực 1

2.2.1.1 chọn dây phương án 1 khu vực 1:

b) Tiết diện kinh tế tính toán :
1

N 2

N
N

1 2 S
1
=14+j10.5 S
2

Khi đứt 1 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ tải
còn gọi là dòng điện cưỡng bức (I
cb
).Khi đó:
Bảng dòng cho phép : tra phụ lục 2.6& 2.7
Đoạn Loại dây Dòng cho phép (I
cp
)
N- 1 AC - 95 0.81
×
335=271.35
N- 2 AC - 95 0.81
×
335=271.35

Dòng cưỡng bức khi đứt một lộ
I
1cb
=2
×
45.9256= 91.912 (A) < k
×
I
cp1
= 271.35 (A)
I
2cb
=2 ×55.984= 111.968 (A) <k
×
I

""ac
D
=6 (m)
211.764
22
"'"'
=+==
ccaa
DD
(m)
7
"'
=
bb
D
(m)
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
19
265.65.53
22
"'"'"'"'
=+====
bcabcbba
DDDD
(m)

DDDDD
(m)
687.4899.4584.4584.4
3
3
=××=××=
CABCABm
DDDD
(m)
Bán kính tự Thân:
ds=6.75
×0.726=4.9005 (m)
các khoảng cách trung bình hình học:
1879.010211.79005.410
33
"'
=××=××=
−−
aassa
DdD
(m)
1852.01079005.410
33
"'
=××=××=
−−
bbssb
DdD
(m)
h

=××=××=
−−
ccssc
DdD
(m)
mDDDD
scsbsas
187.0
3
=××=

cảm kháng của đường dây:
2024.0ln2102
4
0
=××××=
−
s
m
D
D
fx
π
)(
km
Ω

dung dẫn:
các khoảng cách trung bình hình học:
2206.010211.775.610

6
'
6
0
107.5
ln1018
2
−
×=
×
××
=
s
m
D
D
f
b
π
)
.
1
(
kmΩ

g) khi sự cố một lộ
071.46354.3354.3
3
3
''''''

0
km
r
D
f
b
msuco
sc
Ω
×=
×
×
×
=
−
π

Bảng tổng kết phương án 1:
Đường
dây
Số
lộ
Mã
dây
Chiều
Dài (km)
r
0
(Ω/km)
x

Số
lộ
Mã dây
Chiều
Dài (km)
r
0
(Ω/km)
x
0
(Ω/km)
b
0 *
10
-6

(l/Ωkm)
R= r
0
. l
(Ω)
X= x
0
.
l(Ω)
Y= b
0
.l
(l/Ω)10
-6

′
•
−

Các thành phần của véc tơ sụt áp:
Tổn thất điện áp trên đoạn N-1:
)(193.1
110
297.6427.91336.514
1111
1
kV
U
XQRP
U
đm
NNNN
N
=
×+×
=
×
′
+×
′
=Δ
−−−−
−

)(361.0

<=×=×
Δ
=Δ
−
−
đm
N
N
U
U
U

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1
N
1
S
1
R
N-1
+ jX
N-1
2
1−N
Y
j

2
1−N
Y
j

′
=Δ
−
−−
−

Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-1:
)(1482.0297.6
110
427.914
2
22
1
2
1
2
1
2
1
MVArX
U
QP
Q
N
đm
NN
N
=×
+
=×

)(743.1216)368.1111.14(16
2
MVAjjS
N
+=−+=
′
•
−

Các thành phần của véc tơ sụt áp:
Tổn thất điện áp trên đoạn N-2:
)(882.1
110
027.8743.12544.616
2222
2
kV
U
XQRP
U
đm
NNNN
N
=
×+×
=
×
′
+×
′

110
882.1
%100%
2
2
<=×=×
Δ
=Δ
−
−
đm
N
N
U
U
U

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-2
)(2263.0544.6
110
743.1216
2
22
2
2
2
2
2
2
2

j

2
2−N
Y
j

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
23
Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn N-2:
)(2775.0027.8
110
743.1216
2
22
2
2
2
2
2
2
2
MVArX
U
QP
Q
N
đm


phần trăm sụt áp :
%20%323.2%100
110
14.13)593.05.10(267.1014
%
2
2
1111
1
<=×
×−+×
=
×
′
′
+
×
′′
=Δ
−−−−
−
đm
NNNN
N
U
XQRP
U

phụ tải 2:

+
×
′′
=Δ
−−−−
−
đm
NNNN
N
U
XQRP
U

vậy phương án 1 thoả mãn về mặt kỹ thuật
Ta có bảng tổng kết phương án 1
STT Tên đường dây Tổn thất công suất
P
Δ

Phần trăm sụt áp
%U
Δ
1 N-1 0.1209 MW 1.085%
2 N-2 0.2263 MW 1.771%
Tổng 0.3472 MW
Phần trăm sụt áp lớn nhất :
%U
Δ
=1.771%
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV

Với T
max
= 5000 (giờ \ năm)và mật độ dòng kinh tế J
kt
= 1.1 (A/mm
2
)
b) Tiết diện kinh tế đoạn 1-2 và chọn dây:
F
(1-2)kt
=
1.1
984.55
= 50.89 (mm
2
) ⇒ chọn dây dẫn AC – 95
Chọn tiết diện tiêu chuẩn với nhiệt độ môi trường xung quyanh thực tế là 40
0
c
và hệ số hiệu chỉnh K=0.81
c) Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố
Khi đứt 1 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ
tải còn gọi là dòng điện cưỡng bức (I
cb
).
Bảng dòng cho phép: tra phụ lục 2.6& 2.7
Đoạn Loại dây Dòng cho phép (I
cp
)
1-2 AC-95 0.81

GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
25
e) Đưòng dâyAC 95 ,
f) điện trở dây dẫn r
0= 0.33 Ω , d=13.5mm, r=6.75 mm
g) Cảm kháng của đường dây:
)(2024.0ln2102
4
0
km
D
D
fx
s
m
Ω
=××××=
−
π

h) dung dẫn:
)
.
1
(107.5
ln1018
2
6
'

=××××=
−
π

dung dẫn :
)
.
1
(10*725.2
ln1018
2
6
6
0
km
r
D
f
b
msuco
sc
Ω
=
×
×
×
=
−
π


1
•
−
′
21
S

S
1

2
1−N
Y
j
R
N-1
+jX
N-1
•
−
′′
1N
S


Y
j

2
21−
Y
j
Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
26
1. Phụ tải 2
Tổn thất điện áp
công suất kháng do điện dung ở cuối đường dây phát lên:
)(564.1110
2
1052.258
2
6
2
MVArQ
c
=×
×
=Δ
−

Công suất ở cuối tổng tổng trở Z
1-2:
)(547.1216)564.1111.14(16

110
483.7547.12179.916
21212121
21
kV
U
RQXP
U
đm
=
×
−
×
=
×
′′
−×
′′
=
−−−−
−
δ

Phần trăm sụt áp :
%20%94.1%100
110
135.2
%100%
21
21

=×
′′
+
′′
=Δ
−
−−
−

Tổn thất công suất phản kháng trên đoạn 1-2:
)(314.0179.9
110
547.1216
2
22
21
2
21
2
21
2
21
MVArX
U
QP
Q
đm
=×
+
=×

2
21212121
21
<=×
×−+×
=
×
′′
+
×
′′
=Δ
−−−−
−
đm
U
XQRP
U

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế mạng điện110kV và trạm biến áp110/22kV
GVHD:TS.Hồ Văn Hiến
SVTH: Nguyễn Thanh Tuyền
27
Công suất ở đầu tổng trở Z1-2 :
)(861.122556.16)314.02556.0()547.1216(
)(
2121
2121
MVAjjj
QjPSS

•
−

2. Phụ tải 1:
)(5.1014
1
MVAjS +=
•

Phụ tải cuối đường dây N-1:
)(7956.212556.30)5.1014()2956.112556.16(
)(
11
21
11
MVArjjj
jQPSjQP
NN
+=+++=
++=+
−
•
−−

• Dòng điện cực đại trên một lộ đoạn N-1:
I
N-1 max
=
21103
7956.212556.30

Khi đứt 1 dây trên đường dây lộ kép, dây còn lại phải tải toàn bộ dòng điện phụ
tải còn gọi là dòng điện cưỡng bức (I
cb
).