MỤC LỤC
1
LỜI NÓI ĐẦU
Lưới điện có nhiệm vụ truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ
điện. Một lưới điện không chỉ cần đảm bảo chất lượng điện năng mà còn cần cân đối về
mặt kinh tế. Bởi vậy việc thiết kế mạng lưới điện có thể đảm bảo các điều kiện kinh tế,
kĩ thuật là rất quan trọng. Đồ án tốt nghiệp của em được giao về môn Lưới điện.
Nhiệm vụ đồ án của em được giao bao gồm hai phần:
- Phần 1: Thiết kế mạng lưới điện khu vực gồm hai nhà máy và 9 phụ tải.
- Phần 2: Tính toán lưới điện phân phối.
Trong quá trình làm đồ án, em đã được thầy giáo TS Lã Minh Khánh và các
thầy, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện nhiệt tình chỉ bảo, giúp đỡ. Em xin chân thành
cảm ơn các thầy, cô giáo.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh
khỏi thiếu xót. Vì vậy em rất mong nhận được ý kiến đánh giá, nhận xét của quý thầy,
cô để có thể hoàn thiện bản đồ án này.
Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hà
2
PHẦN I:
THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
3
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI
1.1. Các số liệu về nguồn và phụ tải
1.1.1. Số liệu về nguồn cung cấp
Nguồn cung cấp là 2 nhà máy nhiệt điện:
- Nhà máy nhiệt điện 1 (NM1) bao gồm 4 tổ máy, công suất đặt nhà máy là : P
NM1
= 4 x 50
= 200 MW ; Hệ số công suất định mức: cosφ

Mạng lưới điện được thiết kế gồm hai nhà máy nhiệt điện, nhiên liệu có thể là than
đá, dầu, khí đốt. Hiệu suất của các nhà máy điện tương đối thấp, khoảng 30 ÷ 40%, tính
linh hoạt trong vận hành thấp, khởi động và điều chỉnh phụ tải chậm. Ta chọn nhà máy
nhiệt điện vận hành kinh tế là khi vận hành với 85% công suất phát định mức P
kt
=
85%P
đm
, công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện P
td
= 10%P
đm
.
1.2.2. Phụ tải
Mạng điện khu vực mà ta cần thiết kế gồm 9 phụ tải. Tổng công suất tác dụng cực
đại, cực tiểu là : ΣP
max
= 302 MW, ΣP
min
= 151 MW. Theo đánh giá sơ bộ thì nguồn điện
của nhà máy đủ cung cấp cho tất cả các phụ tải, giữa 2 nhà máy điện sẽ được nối liên
lạc để hỗ trợ nhau khi có sự cố xảy ra.
Các hộ tiêu thụ 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 có mức đảm bảo cung cấp điện loại I nên sẽ
được cung cấp bởi đường dây kép hoặc mạch vòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục. 8
hộ này yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường.
Hộ tiêu thụ 1 mức đảm bảo cung cấp điện loại III, yêu cầu điều chỉnh điện áp
thường nên sẽ được cung cấp điện bằng đường dây mạch đơn. Hộ 3 yêu cầu điều chỉnh
điện áp thường.
Các hộ 1, 5, 6 dự kiến do nhà máy I cung cấp điện.
Các hộ 3, 4, 8, 9 dự kiến do nhà máy II cung cấp điện.

1 34 16,47 0,90 37,78 17 8,23 18,89
2 40 23,73 0,86 46,51 20 11,87 23,26
3 39 21,05 0,88 44,32 19,5 10,52 22,16
4 35 16,95 0,90 38,89 17,5 8,48 19,44
5 34 16,47 0,90 37,78 17 8,23 18,89
6 36 17,44 0,90 40,00 18 8,72 20,00
7 32 19,83 0,85 37,65 16 9,92 18,82
8 22 13,63 0,85 25,88 11 6,82 12,94
9 30 16,19 0,88 34,09 15 8,10 17,05
Tổng
302 161,76 342,89 151 80,88 171,45
Bảng 1.2
6
CHƯƠNG 2: DỰ KIẾN PHƯƠNG THỨCVẬN HÀNH
NHÀ MÁY ĐIỆN - CÂN BẰNG SƠ BỘ CÔNG SUẤT
2.1. Cân bằng công suất trong hệ thống điện
2.1.1. Cân bằng công suất tác dụng
Tại mỗi thời diểm trong chế độ xác lập của hệ thống, công suất phát ra từ các nhà
máy phải được cân bằng với công suất tiêu thụ, kể cả tổn thất công suất trong các mạng
điện. Cân bằng công suất tác dụng có tính chất toàn hệ thống để đảm bảo tần số tại mọi
nơi là như nhau.
Phương trình cân bằng công suất tác dụng:
P
PTmax
+
∑
∆ P+¿
∑
P
td

P
yc
: Tổng công suất tác dụng yêu cầu.
m : Hệ số đồng thời xuất hiện các phụ tải cực đại ( m=1).
∑
P
PTmax
: Tổng công suất tác dụng cực đại của các hộ tiêu thụ.
∑
∆ P
: Tổng tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống điện.
∑
∆ P=5
∑
P
PTmax
=5 .302=15,1 MW

∑
P
td
: Tổng công suất tác dụng tự dùng của các nhà máy điện.
∑
P
td
=10 .200 +10 .270=47 MW

7
∑
P

∑
P
dt
=105,9 MW
lớn hơn công suất của một tổ
máy lớn nhất là 50 MW, đồng thời lớn hơn
10 P
PTmax
=30,2 MW
.
Vậy, nguồn điện cung cấp đủ công suất tác dụng cho các phụ tải trong chế độ cực
đại cũng như khi có sự cố ngừng một tổ máy phát có công suất lớn nhất của nhà máy
điện.
2.1.2. Cân bằng công suất phản kháng
Khác với công suất tác dụng, cân bằng công suất phản kháng vừa mang tính chất
hệ thống vừa mang tính chất địa phương. Ở đâu lượng công suất phản kháng phát ra lớn
hơn với lượng công suất phản kháng tiêu thụ thì ở đó điện áp sẽ tăng lên và ngược lại.
Phương trình cân bằng công suất phản kháng:
Q
PTmax
+
∑
∆ Q
L
−
∑
Q
C
+
∑

=Q
NM 1
+Q
NM 2
=P
NM 1
. tg+P
NM 2
.tg⁡( arccos φ
2
)

¿ 200.tg
(
arccos0,8
)
+270.tg
(
arccos0,85
)
=317,33 MVAr
∑
Q
yc
: Tổng công suất phản kháng yêu cầu.
8
∑
Q
PTmax
: Tổng công suất phản kháng cực đại của các hộ tiêu thụ.

∑
Q
td
: Tổng công suất phản kháng tự dùng của các nhà máy điện. Chọn
cos φ
td 1
=cos φ
td 2
=0,75
.
∑
Q
td
=
∑
P
td
.tg
(
arccosφ
td
)
=47.tg
(
arccos0,75
)
=41,45 MVAr

∑
Q

= 85%P
đm
).
Công suất phát kinh tế của NM1: P
P1
= 85%P
đm
= 85%. 200 = 170 MW
Công suất tự dùng của NM1: P
td1
= 10%P
đm
= 10%.200 = 20 MW
Công suất phát lên lưới của NM1: P
PL1
= 170 – 20 = 150 MW
Tổng tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống:
∑
∆ P=5
∑
P
ptmax
=5 .302= 15,1 MW

Có
P
ycmax
=m
∑
P

Có :
P
ycmin
=m
∑
P
ptmin
+
∑
∆ P=151+7,55=158,55MW

Khi phụ tải cực tiểu, ta cho 2 tổ máy của NM1 ngừng hoạt động, 2 tổ máy hoạt
động với P
kt
= 85%P
đm
, cho 3 tổ máy của NM2 ngừng hoạt động, 3 tổ máy hoạt động
với 100% công suất đặt.
Công suất phát của NM1: P
F1
= 85%.100 = 85 MW
Công suất tự dùng của NM1: P
td1
= 10%P
đm
= 10%.100 = 10 MW
Công suất phát lên lưới của NM1: P
PL1
= 85 – 10 = 75 MW
Công suất phát lên lưới của NM2 :

ycsc
= P
ycmax
= 317,1 MW
Do đó công suất phát lên lưới của NM2 là: P
PL2
=317,1 - 112,5 = 204,6 MW
Công suất tự dùng của NM2 : P
td2
= 10%.270 = 27 MW
Công suất phát của NM2 : P
F2
= 204,6 + 27 = 231,6 MW
Như vậy NM2 sẽ phát 85,78% công suất đặt.
Bảng tổng kết
Chế độ
Nhà máy nhiệt điện 1 Nhà máy nhiệt điện 2
Số TM làm việc Công suất phát Số TM làm việc Công suất phát
Cực đại 4 170(85%P
đm
) 6 194,1(71,9% P
đm
)
Cực tiểu 2 85(85%P
đm
) 3 97,05(71,9% P
đm
)
Sự cố 3 127,5(85%P
đm

- Phương án 5:
Hình 3.5
14
3.2. Tính toán kĩ thuật các phương án
3.2.1. Phương án 1
1. Chọn điện áp định mức mạng lưới điện
Để giảm tổn thất điện áp khi truyền tải, điện áp định mức của hệ thống phải được
lựa chọn phù hợp. Áp dụng công thức Still để xác định điện áp vận hành tối ưu
U
tti
:
U
tti
=4,34
√
l
i
+16 P
i
(3.1)
Trong đó:
l
i
là khoảng cách từ nguồn đến phụ tải i.

P
i
là công suất tác dụng cần truyền cho phụ tải i.
- Tính điện áp định mức trên đường dây NM1- 2- NM2,
+ Nhà máy I được chọn làm nhà máy phát công suất kinh tế, nhà máy II là nhà

∆ P
MBAD
là tổng tổn thất công suất tác dụng trên máy biến áp và đường dây:
∑
∆P
MBAD
=5
∑
P
PT
=5,2 MW
Thay số vào ta được:
P
I −2
=170−104−5,2−10 .200= 40,8MW

+ Công suất phản kháng chạy trên đường dây I - 2:
15
Q
I− 2
=Q
kt 1
−
∑
Q
PT
−
∑
∆ Q
MBA

Q
PT
là tổng công suất phản kháng của các phụ tải 1, 5, 6.
∑
Q
PT
=P
1
.tg
(
arccos φ
1
)
+ P
5
.tg
(
arccos φ
5
)
+ P
6
.tg(arccos φ
6
)¿34. tg
(
arccos0 , 90

=P
t d1
.tg
(
arccosφ
t d
)
=20.tg
(
arccos 0,75
)
=17,64 MVAr

Coi tổng tổn thất công suất phản kháng trong cảm kháng của đường dây bằng tổng
tổn thất công suất do điện dung sinh ra.
∑
∆Q
L
=
∑
Q
C
Q
I− 2
=Q
kt 1
−
∑
Q
PT

S
2
+
́
S
7
−
́
S
I−2
=40+ j 23,73+32+ j 19,83−( 40, 8+ j 51,93)

¿ 31,2− j8,37 MVA

+ Điện áp tính toán trên đoạn đường dây I- 2 là :
U
I−2
=4,34
√
50,25+16 × 40,8=114,99 kV
Điện áp tính toán trên đoạn đường dây II- 2 là :
U
II−2
=4,34
√
57,38+16× 31,2=102,51 kV
Tính toán tương tự cho các đoạn còn lại, ta có bảng kết quả sau:
Đường dây i
Công suất truyền tải
́

2. Chọn tiết diện dây dẫn
17
Dự kiến sử dụng đường dây trên không với dây dẫn là dây nhôm lõi thép AC cho
lưới điện thiết kế. Đối với mạng điện khu vực, ta lựa chọn tiết diện dây
F
kti
theo
điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện
J
kt
:
F
kti
=
I
lvmaxi
J
kt
(3.4)
Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại
I
lvmaxi
được tính như sau:
I
lvmaxi
=
S
maxi
n
√

, ta tra bảng ( bảng 33, trang 288. Nguyễn Văn Đạm.
Thiết kế các mạng và Hệ thống điện. Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật. 2005) để chọn tiết
diện dây dẫn phù hợp. Đồng thời, ta kiểm tra các điều kiện sau:
- Khả năng xuất hiện vầng quang điện:
F
minVQ
=70 mm
2
đối với cấp 110kV
- Độ bền cơ:
F
minBC
=35mm
2
<F
minVQ
=70 mm
2
ta phối hợp với điều kiện về vầng quang nên không cần
phải kiểm tra điều kiện này.
- Các dây dẫn sẽ lựa chọn được coi là đã hiệu chỉnh theo điều kiện vận hành
Việt Nam, vì thế có thể bỏ qua các hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Điều kiện
phát nóng khi xảy ra sự cố:
I
sc
≤ I
cp
18
* Đoạn I – 2: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng:
I

đường dây liên kết NM1 – 2 – NM2, sự cố có thể xảy ra một trong hai trường hợp sau: .
Ngừng một mạch trên đường dây kép.
. Ngừng một tổ máy phát điện.
+ Khi ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện trên mạch còn lại bằng:
I
1 sc
=2.I
I−2
=2× 173,31=346,62 A→ I
1 sc
< I
cp
+ Khi ngừng một tổ máy phát điện thì ba máy phát còn lại sẽ phát 100% công suất.
Do đó công suất NM1 phát ra là: P
F1
= 3x50= 150 MW
Công suất tác dụng tự dùng của NM1: P
td1
= 10%P
đm
= 10%.150 = 15 MW
Công suất chạy trên đường dây là :
P
I −2
=P
F1
−
∑
P
PT

C¿ 150.tg( arccos 0,8)−50,37−7,56−15. tg ⁡(arccos0 ,75)

¿ 41,35 MVAr

Vậy
́
S
I−2
=25,8+ j 41,35MVA
.
Dòng công suất từ NM2 truyền vào đường dây II – 2 là:
́
S
II−2
=
́
S
2
+
́
S
7
−
́
S
I −2
=40+ j 11,87+32 +j 9,92−25,8− j 41,35

2
+8,37
2
2
√
3.110
.10
3
= 84,77 A
F
ktI −2
=
I
II −2
J
kt
=
84,77
1
=84,77 mm
2
Chọn dây AC-95 có
I
cp
=330 A
, thoả mãn điều kiện về vầng quang.
+ Khi ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện trên mạch còn lại bằng:
I
1sc
=2.I

+19,83
2
2
√
3.110
.10
3
=98,80 A
F
kt 2−7
=
I
2−7
J
kt
=
98,80
1
=98,80 mm
2
Chọn dây AC-95 có
I
cp
=330 A
thoả mãn điều kiện về vầng quang.
+ Khi ngừng một mạch của đường dây thì dòng điện trên mạch còn lại bằng:
I
1 sc
=2. I
2−7

A
I
sc
,
A
Số
mạch
I – 1 34 + j16,47 198,28 198,28 185 510 1
I –5 34 + j16,47 99,14 99,14 95 330 198,28 2
I – 6 36 + j17,44 104,97 104,97 95 330 209,95 2
II – 3 39 + j21,05 116,31 116,31 120 380 232,61 2
II – 4 35 + j16,95 102,06 102,06 95 330 204,11 2
II – 8 22 + j13,63 67,92 67,92 70 265 135,85 2
II - 9 30 + j16,19 89,47 89,47 95 330 178,93 2
I – 2 40,8 + j51,93 173,31 173,31 185 510 346,62 2
II – 2 31,2 – j8,37 84,77 84,77 95 330 169,54 2
2 – 7 32 + j19,83 98,80 98,80 95 330 197,60 2
Đường
dây
l,
km
r
0
,
Ω/km
x
0
,
Ω/km
b

maxbt
=10÷ 15
(3.6)
Trong chế độ sự cố, phải đảm bảo :
∆ U
maxsc
=10÷20
Tổn thất điện áp trên đường dây khi vận hành bình thường được xác định theo
công thức :
∆ U
ibt
=
P
i
. R
i
+Q
i
. X
i
U
2
đ m
.100
(3.7)
Với :
P
i
, Q
i

I-1 I-5 I-6 II-3 II-4 II-8 II-9 I-2 II-2 2-7
∆ U
ibt
, 7,25 4,19 6,54 5,83 4,75 5,43 3,80 5,72 3,37 2,71
∆ U
isc
8,73 13,09 11,66 9,50 10,85 7,61 11,44 6,74 5,42
22
,
Bảng 3.3
Như vậy, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 1 có giá trị:
∆ U
maxbt
=7,25
Tổn thất điện áp lớn nhất khi sự cố bằng :
∆ U
maxsc
=13,09
3.2.2. Phương án 2
1. Chọn điện áp định mức mạng lưới điện
Công suất truyền trên đoạn I – 5 bằng:
́
S
I−5
=
́
S
5
+
́

i
, km
Điện áp tính toán
U
i
, kV
I – 1 34 + j16,47 70,10 107,55
I –5
70+ j
33,91 55,40 148,79
5 – 6 36 + j17,44 42,72 107,95
II – 3 39 + j21,05 72,60 114,55
II – 4 35 + j16,95 61,10 108,16
II – 8 22 + j13,63 82,60 90,48
II - 9 30 + j16,19 54,63 100,35
I – 2 40,8 + j51,93 49,15 114,99
II – 2 31,2 – j8,37 58,70 102,51
2 – 7 32 + j19,83 34,37 101,45
Bảng 3.4
Nhận thấy, điện áp tính toán đều trong khoảng từ 70 đến 150 kV nên ta chọn điện
áp chung cho toàn hệ thống là
U
đ m
=110 kV
.
2. Chọn tiết diện dây dẫn
* Đoạn I – 5: Dòng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng:
I
I−5
=

1 sc
=2.I
I−5
=2× 204,12=408,24 A → I
1 sc
< I
cp
* Tính toán tương tự cho các đường dây còn lại ta có bảng kết quả sau:
24
Đường
dây
́
S
,
MVA
I
lvmax
,
A
F
kt
,
mm
2
F
tc−AC

,
mm
2

Đường
dây
l,
km
r
0
,
Ω/km
x
0
,
Ω/km
b
0
,
10
-6
S/km
R,
Ω
X,
Ω
B/2,
10
-6
S/km
I – 1 70,10 0,17 0,409 2,82 11,92 28,67 98,84
I –5 55,40 0,17 0,409 2,82 4,71 11,33 156,23
5 – 6 42,72 0,33 0,429 2,65 7,05 9,16 113,21
II – 3 72,60 0,27 0,423 2,69 9,80 15,35 195,29